3Dプリントされた有機型バイオエレクトロニックインターフェースのための2Dおよびコンフォーマルマルチエレクトロッド配列のカスタマイズ可能な製造

科学分野:

• バイオ電子インターフェース
• 組織工学
• 材料科学

背景:

• 臓器型3D組織モデルは,機能と疾患を研究するために正確な電気生理学的インターフェースを必要とします.
• 従来のマルチ電極配列 (MEA) の製造は高価で時間がかかり,迅速なカスタマイズを妨げています.

研究 の 目的:

• エアロゾルジェット印刷 (AJP) を,生物互換性のあるMEAの迅速かつカスタマイズ可能な製造方法として実証する.
• AJP製のMEAの性能,安定性,および細胞相容性を評価する.

主な方法:

• 金ナノ粒子のエアロゾールジェットプリント (AJP) を使用したポリミド基板上の金MEAsの製造.
• 阻力測定と14日間の安定性試験を含む電気化学的特徴付け
• PEDOT/PSSでMEAsをコーティングし,充電注入能力を高める.
• C2C12ミオブラストの3Dバイオプリントによる細胞適合性評価
• 主要な皮質ニューロンとHL-1心筋細胞からの 電気生理学的記録

主要な成果:

• AJPはMEAの製造時間を大幅に短縮しました (≈175分 vs ≈320分).
• 印刷された電極は低インペダンス (0.05 kΩ μm−2) と14日間安定した性能を示した.
• PEDOT/PSSコーティングは20万パルス以上の充電注入能力と安定性を改善しました.
• 3DバイオプリントされたC2C12ミオブラストで高い細胞生存率 (70 - 80%) が達成されました.
• ニューロンと心筋細胞の 電気生理学的記録が成功し 信号と騒音の比率は良好です

結論:

• AJPは,カスタマイズ可能な,バイオコンパティブルなMEAsを生産するためのスケーラブルで効率的な方法です.
• これらのMEAは,組織型3Dモデルにおける高度なバイオエレクトロニックインターフェイスに適しています.
• この技術は,改良された細胞組織と工学組織における電気生理学的研究をサポートします.