Skin Iontronic Biomedical Engineering

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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。