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リビングバイオエレクトロニクス:検知と治癒を両立するスマートスキンセンサー

シカゴ大学Bozhi Tian教授研究室は長年、電子デバイス(硬質・金属・嵩張る)と生体(軟らか・柔軟・繊細)の統合を研究してきました。最新成果では、「リビングバイオエレクトロニクス」と呼ぶプロトタイプを創出。生きた細胞、ゲル、エレクトロニクスを組み合わせ、生体組織と統合可能なデバイスです。

3層構造のパッチ

パッチ構成:

  1. フレームワーク:センサー内蔵薄型フレキシブル電子回路
  2. ゲル層:タピオカデンプンとゼラチン製、超軟質で組織構成模倣
  3. 微生物層:ゲル内にS. epidermidis(表皮ブドウ球菌)微生物封入

皮膚装着時、バクテリアが抗炎症化合物分泌、センサーが皮膚温度・湿度等信号監視。

乾癬様症状改善を実証

乾癬様皮膚症状モデルマウス試験で症状有意減少確認。初期試験1週間だが、ABLEプラットフォーム(Active Biointegrated Living Electronics)と命名した本システムは半年以上利用可能目標。凍結乾燥保存・必要時水和再生で利便性向上。

「治癒効果が微生物由来なので、『生きた薬』のよう。補充不要」と共同筆頭著者Saehyun Kim氏(Tian研現博士課程)。

幅広い応用展望

乾癬治療以外にも、糖尿病患者創傷治癒促進パッチ等へ応用構想。他組織タイプ・細胞タイプへ展開も視野。「インスリン産生デバイス、ニューロンインターフェースデバイス作成可能か? 多くの潜在応用あり」とTian教授。

従来バイオエレクトロニクスの課題克服

ペースメーカー等デバイスは多数の命救うも、巨大・硬質で刺激原因に。Tian研は生体細胞/組織と合成材料相互作用の根本原理探求専門。過去成果:光制御微小ペースメーカー、骨インプラント基盤になり得る強靭柔軟材料等。

本研究では新アプローチ採用。従来バイオエレクトロニクスは電子デバイス+軟質層(刺激緩和)の二構成。Tianグループは第三構成要素「生きた細胞自体」統合で新機能付与を発想。ヒト皮膚常在菌で抗炎症作用示すS. epidermidisに着目。

センサー

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