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2025-01-07 22:06:00
神経インプラントには、シリコン上に構築された集積回路 (IC) (一般にチップと呼ばれる) が含まれています。これらのインプラントは、人体内の状況を模倣するために小さくて柔軟である必要があります。しかし、体内の環境は腐食性であるため、埋め込み型シリコン IC の耐久性が懸念されます。 Vasiliki (Vasso) Giagka 博士が率いるバイオエレクトロニクス部門の研究者チームは、体内のシリコン IC の劣化メカニズムを研究し、シリコン IC をソフト PDMS エラストマーでコーティングして、長期間の使用を可能にする体液バリアを形成することで、この課題に取り組んでいます。埋め込み型チップに対する期間保護。これらの発見は、埋め込み型 IC の寿命を延ばすだけでなく、生物医学分野での応用を大幅に広げます。このプロジェクトに関する論文が雑誌に掲載されました ネイチャーコミュニケーションズ。
脳疾患に関する重要な研究
神経インプラントは、脳を研究し、パーキンソン病やうつ病などの病気の患者の治療法を開発するために非常に重要です。神経インプラントは、脳内のニューロンまたは神経ネットワークからの信号を電気的に刺激、遮断、または記録します。研究や治療、特に慢性的な使用のために、これらの神経インプラントは耐久性がなければなりません。
「小型神経インプラントは医療を変革する大きな可能性を秘めていますが、体内での長期安定性が大きな懸念事項です」とデルフト工科大学の研究者ヴァッソ・ギアカ氏は説明する。 「私たちの研究は主要な課題を特定するだけでなく、これらの機器の信頼性を高めるための実践的なガイドラインも提供し、安全で長期にわたる臨床ソリューションに近づけます。」
研究者らは、1 年間にわたって加速されたチップ (ファウンドリとも呼ばれる 2 つの異なるメーカーのチップ) の電気的および材料的性能を評価しました。 インビトロ そして 生きている 勉強します。彼らは、ベアシリコン IC 構造を使用し、それをソフト PDMS エラストマーと統合して、埋め込み型チップを長期的に保護する体液バリアを形成しました。研究で使用されたチップは、シリコンを含むポリマーである PDMS (ポリジメチルシロキサン) で部分的にコーティングされていました。これにより、チップ上に「ベア ダイ」領域と「PDMS コーティング」領域という 2 つの領域が作成されました。加速中 インビトロ 研究では、チップを熱い塩水に浸し、電気的にバイアスをかけました（直流にさらしました）。チップは定期的に監視され、結果は安定した電気的性能を示しました。これは、体液に直接さらされた場合でもチップが動作し続けることを示した。
チップの材料を分析したところ、裸の領域ではチップの劣化があったが、PDMS でコーティングされた領域では限られた劣化しかなかったことが明らかになりました。
これは、PDMS が数年にわたる移植に非常に適した封止材であることを示しています。これらの洞察は、低侵襲の脳とコンピュータのインターフェースや長期的な神経科学研究のための最先端のチップスケールのアクティブ生体電子インプラントの設計に情報を提供し、可能にするでしょう。そして、新しい洞察に基づいて、埋め込み型チップの寿命を延ばし、生物医学分野での応用を広げる可能性のあるガイドラインが提案されています。
驚く科学者
「私たち全員が驚きました」と、この本の筆頭著者である博士課程の学生、カンビズ・ナンバクシュは語ります。 「熱塩水に浸して電気的にバイアスをかけたときに、マイクロチップがこれほど安定するとは予想していませんでした。」
Vasso 氏も研究結果に非常に興奮しています。 「私たちの調査結果は、ベアダイシリコンチップが慎重に設計されていれば、体内で数か月間確実に動作できることを示しています。長期的な信頼性の課題に対処することで、小型神経インプラントの新たな扉を開き、次世代バイオエレクトロニクスの開発を進めています」臨床応用におけるデバイス。」
Vasso は PDMS の保護的役割を強調します。 「今回の研究は、埋め込み型集積回路を劣化から守るシリコーンカプセル化の重要な役割を明らかにしました。神経インプラントの寿命を延ばすことで、私たちの研究は、脳とコンピューターのインターフェースや医療治療のための、より耐久性があり効果的な技術への道を開きます。」カンビズ氏もヴァッソ氏の意見に全面的に同意し、「これは長い調査だったが、結果が多くの人にとって役立つことを願っている」と語った。
#神経インプラント研究の進歩により耐久性が向上