バイオエレクトロニクスの新しい解決策:コラーゲンとカカオバター(A unique solution for bioelectronics: collagen and cacao butter)

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2026-09-25 ワシントン大学セントルイス校(WashU)

ワシントン大学セントルイス校(WashU)の研究チームは、コラーゲンとカカオバターを組み合わせた、生体組織に適合しやすい新しいバイオエレクトロニクス材料を開発した。従来の生体電子材料は、電子機器と生体組織の機械的・電気的特性の違いから、長期的な埋め込み時に炎症や組織損傷を引き起こす可能性がある。研究チームは、コラーゲンを導電性のカーボンナノチューブと組み合わせ、カカオバターを用いて柔軟性や加工性を付与した複合材料を作製。生体組織に近い柔らかさと導電性を両立し、センサーや神経インターフェースなどへの応用可能性を示した。特に、コラーゲン由来の生体適合性とカカオバター由来の熱可塑的な加工性を組み合わせることで、従来材料より組織との機械的な不整合を低減できる可能性がある。将来的には、脳・神経などに長期間接触する埋め込み型電子デバイスへの応用が期待される。

<関連情報>

ソフトエレクトロニクスおよびバイオアクティブエレクトロニクス向けコラーゲン基板上へのPEDOT:PSS電極の積層造形 Additive Manufacturing of PEDOT:PSS Electrodes on Collagen Substrates for Soft and Bioactive Electronics

Tianran Liu;Jae Park;Somtochukwu S. Okafor;Sandra K. Montgomery;Anna P. Goestenkors;Barbara A. Semar;Riley M. Alvarez;Cayleigh P. O’Hare;Yuqing Wu;Justin S. Yu;Cielo J. Vargas Espinoza;Alexandra L. Rutz
ACS Applied Materials & Interfaces  Published:August 19, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsami.6c09421

バイオエレクトロニクスの新しい解決策:コラーゲンとカカオバター(A unique solution for bioelectronics: collagen and cacao butter)

Abstract

Traditional bioelectronic devices are limited by poor biointerfacing due to their substantial mismatch in mechanical and biochemical properties. In tissue engineering, soft and bioactive materials support biointegration by harnessing or mimicking the natural extracellular matrix (ECM). Building bioelectronic devices from ECM should improve their biointegration, yet there are limited methods to fabricate them due to current manufacturing approaches. An additive manufacturing strategy is presented here for collagen-based bioelectronic interfaces that integrates conducting polymer electrodes with ECM-based substrates or encapsulation layers. Addition of poly(ethylene glycol) diglycidyl ether (PEGDE) to poly(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrene sulfonate) (PEDOT:PSS) colloidal dispersions enables direct extrusion-based patterning under mild conditions compatible with collagen substrates and forms aqueous stable and highly conducting printed patterns (2788 S m–1). The resulting interfaces maintain stable electrochemical performance over 7 days in physiological environments, and support primary human cell adhesion, viability, and proliferation across both material regions. A sacrificial patterning strategy using 3D printed cacao butter further enables spatial control of collagen encapsulation. This approach establishes a framework for fabricating functional bioelectronic devices based on collagen to further enhance device biointerfaces for tissue models and implantable systems.

医療・健康
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