液体と固体を自在に切り替えられる導電性ハイドロゲルを開発(UD researchers develop a first-of-its-kind conductive hydrogel that can switch between liquid and solid states)

2025-12-05 デラウェア大学(UD)

デラウェア大学の研究チームは、生体電子機器向けに、可逆的に導電性を変化させられる新型ハイドロゲルを開発した。従来の導電性ハイドロゲルは、柔軟で生体適合性は高いものの、使用中に劣化しやすく、導電性能の回復が困難という課題があった。今回開発されたゲルは、ポリマー鎖同士をつなぐ架橋構造を“可逆的”に再形成できるため、機械的ダメージや乾燥後でも導電性・伸縮性が復元可能である。また、イオン伝導と電子伝導の両モードで高い効率を保ち、人の皮膚や生体組織に密着する柔らかさを持つことから、ウェアラブルセンサー、人工皮膚、神経インターフェースなどへの応用が期待される。実験では、断裂後に再接着しても電気信号を安定的に伝達でき、湿度変化の大きい環境下でも性能を維持した。研究者らは、長期安定性と大量製造プロセスの最適化を進めることで、新たな生体電子材料としての実用化に近づくとしている。

<関連情報>

自己組織化導電性高分子コロイドの熱可逆ゲル化 Thermo-reversible gelation of self-assembled conducting polymer colloids

Vidhika S. Damani,Xinran Xie,Rachel E. Daso,Khushboo Suman,Masoud Ghasemi,Weiran Xie,Ruiheng Wu,Yuhang Wu,Calvin L. Chao,Julian E. Alberto,Casey M. Lorch,Ai-Nin Yang,Dan My Nguyen,Tulaja Shrestha,Kayla Otero,Chun-Yuan Lo,Darrin J. Pochan,Enrique D. Gomez,Jonathan Rivnay & Laure V. Kayser
Nature Communications  Published:05 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-66034-x

液体と固体を自在に切り替えられる導電性ハイドロゲルを開発(UD researchers develop a first-of-its-kind conductive hydrogel that can switch between liquid and solid states)

Abstract

Electrically conductive hydrogels based on conducting polymers have found increased use in bioelectronics due to their low moduli that mimic biological tissues, their ability to transport both ionic and electronic charges, and their ease of processing in various form factors via printing or injection. Current approaches towards conductive hydrogels, however, rely on covalent and therefore irreversible crosslinking mechanisms. Here, we report a thermo-responsive conducting polymer (TR-CP) that undergoes a fully reversible non-covalent crosslinking at 35 °C within less than a minute to form conductive hydrogels. The TR-CP is based on a block polyelectrolyte complex, that self-assembles into well-defined colloidal particles in water which undergo an isovolumetric sol-gel transition just below physiological temperature. The hydrogels have tunable mechanical properties in the 20 to 200 Pa range, are stable at various pH and salt conditions, self-healing, injectable, and biocompatible in vitro and in vivo. We demonstrate that the TR-CPs can be used to fabricate sensitive, conformal and reusable electrodes for surface electromyography. This thermo-responsive material provides exciting opportunities for stimuli-responsive and adaptive bioelectronics.

0504高分子製品
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