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EP04-02: 新世代生物電極材料的突破:自摻雜 PEDOT 奈米片


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新世代生物電極材料的突破:自摻雜 PEDOT 奈米片(S-PEDOT)
Content Provider: Dr. Lu (Uni Kuang Material)
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line: lu1899


各位聽眾,歡迎收聽「Nexus Voice」!本集節目帶來一篇深入的讀報心得1,聚焦於一項有望革新生物電子領域的關鍵材料:自摻雜 PEDOT 奈米片 (S-PEDOT)。
面對台灣日益成長的高齡化社會與對持續性健康監測的迫切需求2,傳統導電高分子材料 PEDOT:PSS 在潮濕或生理環境下的長期穩定性與生物相容性一直是一大挑戰。PEDOT:PSS 會因 PSS (聚苯乙烯磺酸鈉) 膨脹及 Zonyl 等添加劑的溶出,而導致性能下降並產生細胞毒性3...。
那麼,S-PEDOT 奈米片如何克服這些難題,為生物電極帶來新希望呢?

核心創新:S-PEDOT 採用無 PSS 的「自摻雜」設計3...。其磺酸鹽基團直接共價鍵結到 PEDOT 主鏈3,從根本上解決了傳統 PEDOT:PSS 因添加劑溶出而引發的穩定性與毒性問題3...。這意味著它無需使用可能導致細胞毒性的界面活性劑 Zonyl3。

卓越的生物相容性與穩定性:在模擬生理環境(PBS, pH 7.4, 37°C)的長期浸泡測試中,S-PEDOT 奈米片在長達 90 天後仍保持原始結構與導電性能,幾乎無衰退1516。相較之下,PEDOT:PSS 的電阻顯著增加,且結晶結構嚴重無序化3...。在細胞毒性測試中,S-PEDOT 奈米片在 NIH3T3 細胞中顯示極低的細胞毒性,細胞存活率高於 100%318,在 HeLa 和 HaCaT 細胞測試中也表現出良好細胞相容性,存活率均高於 90%1516。

優異的物理特性與製程優勢:S-PEDOT 奈米片具備奈米級的薄度(約 4 nm)1315,且具備水溶性加工性12...。這使得它能夠配合印刷、噴塗、滴塗等濕式製程12...,大大降低了在台灣產業導入的門檻,提高了技術整合的潛力19。其初始導電率約為 1.2 S/cm1315,足以滿足多數生物電極的應用需求。
呂博士也將深入分析 S-PEDOT 在台灣市場的巨大潛力與商業應用場景:

終端應用:這項材料有望應用於長效型可撓式神經電極、生物訊號(ECG/EMG)感測器、電子皮膚、智慧繃帶與傷口追蹤貼片,以及各類植入式或體表型醫療裝置電極介面3...。

產業合作:鑑於其濕式加工與水性分散特性,S-PEDOT 可望在台灣的柔性電路板製造、智慧紡織、智慧醫材等領域找到廣闊的應用空間1216。呂博士建議可與台灣本地的醫療器材製造商、穿戴裝置品牌、電子紡織廠等進行材料共同開發、驗證試樣提供或小批量 OEM 加工等合作16...。潛在合作夥伴包括立湧醫電、泰博科技、Flexium、Career、台灣織布廠等19。

與 SELFTRON® 的關聯:值得一提的是,本研究所使用的自摻雜 PEDOT (SELFTRON S100) 材料由東曹株式會社 (Tosoh Corporation) 提供,且有東曹研究員參與作者群,研究也獲得東曹資助25...。這項材料極有可能為基於 TOSOH SELFTRON® 技術平台之研究型版本1321,為 S-PEDOT 的商業化應用提供了堅實的技術背景與品牌連結。
本集節目將帶您探索 S-PEDOT 奈米片如何克服傳統材料的限制,為台灣生醫電子產業開啟全新的可能性!

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Nexus VoicesBy C.Y. LU