Аддитивное производство электродов из PEDOT:PSS на коллагеновых подложках для мягкой и биоактивной электроники.
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
Аннотация (перевод)
Традиционные биоэлектронные устройства ограничены плохим биосопряжением из-за существенного несоответствия их механических и биохимических свойств. В тканевой инженерии мягкие и биоактивные материалы способствуют биоинтеграции за счет использования или имитации естественного внеклеточного матрикса (ECM). Создание биоэлектронных устройств на основе ECM должно улучшить их биоинтеграцию, однако существующие производственные подходы ограничивают методы их изготовления. Здесь представлена стратегия аддитивного производства биоэлектронных интерфейсов на основе коллагена, которая объединяет электроды из проводящего полимера с подложками на основе ECM или инкапсулирующими слоями. Добавление диглицидилового эфира полиэтиленгликоля (PEGDE) к коллоидным дисперсиям поли(3,4-этилендиокситиофен):поли(стиролсульфоната) (PEDOT:PSS) обеспечивает прямое экструзионное нанесение рисунка в мягких условиях, совместимых с коллагеновыми подложками, и формирует устойчивые в водной среде и высокопроводящие печатные структуры (2788 S m-1). Полученные интерфейсы сохраняют стабильные электрохимические характеристики в течение 7 дней в физиологических средах и поддерживают адгезию, жизнеспособность и пролиферацию первичных клеток человека в обеих областях материала. Стратегия создания жертвенного рисунка с использованием напечатанного на 3D-принтере масла какао дополнительно обеспечивает пространственный контроль инкапсуляции коллагена. Этот подход создает основу для изготовления функциональных биоэлектронных устройств на основе коллагена для дальнейшего улучшения биоинтерфейсов устройств для тканевых моделей и имплантируемых систем.
Оригинальная аннотация
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.
Идентификаторы
Canonical: https://research.holos.house/w/33affad4-0c36-4171-a9bd-cdcc004de033
DOI: 10.1021/acsami.6c09421