完全バイオコンパティブルで,長期にわたるバイオインプランテーションのための熱引導繊維スーパーキャパシター

科学分野:

• バイオ電子機器
• 材料科学
• エネルギー貯蔵

背景:

• 植入可能なバイオエレクトロニックデバイスの進歩は,安定した,生物互換性のある電源を必要とします.
• 既存のエネルギー源は,in vivoアプリケーションに必要な長期の電気化学的および機械的安定性を欠いていることが多い.

研究 の 目的:

• 植入可能なバイオエレクトロニクス用の 機械的に堅牢で生物互換性の高い 繊維状のエネルギー貯蔵装置の開発
• すべての必要なコンポーネント (電極,電解質,電流コレクター,カプセル) を単一のファイバーアーキテクチャに統合する.

主な方法:

• ヒドロゲルベースの超電容器 (THBS) 繊維の製造は,熱抽出プロセス (TDP) を使用します.
• 熱的/機械的性質の最適化と自己治癒能力の組み込み
• ダイナミックな高曲率変形下での電気化学性能の評価
• in vitroおよびin vivo試験による長期的な機能性および生物適合性の評価

主要な成果:

• THBS繊維は,シミュレートされた生理学的運動下で耐久性があり,高い電気化学性能を示しました.
• 繊維は小さなサイズ (数百ミクロン) にもかかわらず,機械的および電気化学的な安定性を維持しました.
• 長期的機能は5週間で確認され,免疫反応は微小であった.
• 成功した in vivo デモンストレーションには,自由に動くマウスのLEDを動かし,光遺伝的刺激を可能にすることが含まれています.

結論:

• THBSファイバーは,先進の植入可能なバイオエレクトロニクスシステムのための次世代のエネルギー貯蔵ソリューションです.
• 統一された頑丈なファイバーアーキテクチャは,in vivoアプリケーションで完全に生物互換性があり,機械的に安定した電力を提供します.