Skin Iontronic Biomedical Engineering

皮肤离子电子生物医学工程

• 批准号: 22H04956
• 负责人: 西澤 松彦
• 金额: $ 122.97万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04956/
• 关键词: 皮膚

温度・光・圧力などの体外情報を感知して自律的に応答する皮膚感覚や，高度な皮膚免疫システムに注目が集まっている。本研究では，独自のイオントロニクス技術（ハイドロゲル電極・バイオ発電ファブリック・創流ハイドロゲル・多孔性マイクロニードルなど）の皮膚親和性と精度・感度を極限まで高めて活用し，皮膚の恒常性維持機構および皮膚感覚・皮膚免疫の自律メカニズムを探求している。本年度は，バイオ発電パッチ，マイクロニードル技術に関して，大きな技術進展が得られた。三相界面（空気/電解液/酵素電極）を変形時にも保持できる安定な酸素還元カソードを開発し，柔軟な高出力バイオ電池を実現することができた。PDMS薄膜の接合による微小空間のアレイ構造による機械的な安定化であったが，この構造が水中での発電（酸素の保持）にも有効であることが判った。酸素枯渇後には，空気中に戻せば，PDMSの性質によりって急速に酸素を吸収し，再充填されることも明らかとなった。皮膚パッチの電源として有用な酵素電池が水中でも利用できることから，入浴中などに利用シーンが拡大すると期待される。多孔性マイクロニードルの改良も進み，台形型のニードルでも多孔質体を通した電気浸透流の効果と，角質層が引き延ばされる効果が相乗して，通常は透過しない10000ダルトンのデキストランも浸透するようになった。皮膚刺入しない台形型ニードルであるため，安全性実証のハードルが大きく下がる。これらの成果は，皮膚バリア機能の改善・保持や各種皮膚炎症・疼痛・痒みの緩和，および，簡便で安全なセルフメディケーション（自主服薬）やワクチン投与に有効な皮膚パッチの開発によって，リモート・セルフ医療の拡充に貢献すると期待できる。

Temperature, light, pressure, and in vitro information are sensed by the skin, and the skin immune system is highly focused. This study aims to explore the high accuracy, sensitivity and limit of skin affinity of independent technology, and the mechanism for maintaining skin homeostasis and skin sensitivity, skin immunity and autoregulation. This year, we have made great progress in technology development. The three-phase interface (air/electrolyte/enzyme electrode) is maintained when the shape is changed, and the stability of the electrolyte is improved. The flexible high-output battery is realized. PDMS thin film bonding in small space and mechanical stability, such as the structure of water and electricity (acid retention), there is a problem. The properties of PDMS are rapid absorption of acid and refilling. The power supply of skin cells can be used by enzyme batteries in water and in bath. The porous layer has improved permeability, and the mesa-shaped porous body has the effect of allowing electrical permeation, and the cuticle has the effect of extending the cuticle, and usually has the effect of allowing electrical permeation of less than 10000 particles. Skin penetration into the shape of the platform, safety is proven. These results include improvement of skin function, maintenance of skin inflammation, pain and itch relief, and simple, safe and effective skin care.

项目成果

電気浸透流ポンプパッチで促す経皮投与

电渗流泵贴片促进透皮给药

• 发表时间: 2023
• 作者: 松山剛大;谷田部孝文;矢部智宏;山口和也;西澤松彦
• 通讯作者: 西澤松彦

Methodological assessment of the reduction of dissemination risk and quantification of debris dispersion during dissection with a surgical aspirator.

• DOI: 10.1186/s13104-022-05947-y
• 发表时间: 2022-03-02
• 期刊: BMC research notes
• 影响因子: 1.8
• 作者: Kageyama S;Nakagawa A;Kawaguchi T;Ohtani K;Endo T;Kyan M;Kusunoki T;Shimoda Y;Osawa SI;Kanamori M;Niizuma K;Tominaga T
• 通讯作者: Tominaga T

Tough Mechanically Interlocked Transparent Interface of Hydrogel and Elastomer for Biomedical Applications

用于生物医学应用的水凝胶和弹性体的坚韧机械互锁透明界面

• DOI: 10.1002/mame.202100931
• 发表时间: 2022
• 期刊: Macromolecular Materials and Engineering
• 影响因子: 3.9
• 作者: Daigo Terutsuki;Ryota Suwabe;Hiroya Abe;Matsuhiko Nishizawa
• 通讯作者: Matsuhiko Nishizawa

運動できる“培養”筋細胞系をもちいた基盤研究と新展開

使用能够运动的“培养”肌肉细胞系进行基础研究和新进展

• 发表时间: 2023
• 作者: Waku Tsuyoshi;Nakada Sota;Masuda Haruka;Sumi Haruna;Wada Ayaka;Hirose Shuuhei;Aketa Iori;Kobayashi Akira;神﨑 展
• 通讯作者: 神﨑 展

Intradermal vaccination via electroosmotic injection from a porous microneedle patch

• DOI: 10.1016/j.jddst.2022.103711
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Drug Delivery Science and Technology
• 影响因子: 5
• 作者: H. Terui;Natsumi Kimura;Reiji Segawa;Shinya Kusama;H. Abe;Daigo Terutsuki;K. Yamasaki;M. Nishizawa