2014年11月27日

東北大学大学院工学研究科教授の西澤松彦氏らは、酵素反応を利用することで微弱な電流が発生し、皮膚を通して薬の浸透を促進できる「バイオ電流パッチ」を開発した。

「佐藤 雅哉著:東北大学、貼ると発電するバイオ電流パッチを世界で初めて開発=日経ものづくり2014/11/21 20:15」は面白い。概要を自分なりに纏めると以下のようになる。
1.東北大学大学院工学研究科教授の西澤松彦氏らは、酵素反応を利用することで微弱な電流が発生し、皮膚を通して薬の浸透を促進できる「バイオ電流パッチ」(以下、パッチ)を開発した。パッチは、シリコンゴムやハイドロゲル(電解質)など、生体・環境に優しいフレキシブルな有機材料から構成される。絆創膏のように皮膚に貼るだけで発電できるため、外部電源が不要な家庭用ヘルスケア商品などへの応用が期待される。
2.皮膚を通して薬を投与する「経皮投薬」では、鎮痛剤を浸透させる湿布(シップ)や禁煙用のニコチンパッチなどが知られている。経皮投薬では各種有効成分の皮膚内への浸透が、数十μAの微弱電流を流すことで数倍〜数十倍まで加速できる効果が認められており、局所麻酔剤の高速投与などに利用されてきた。
3.しかし、この方法は外部電源や配線などからなる装置が必要で、家庭での個人使用には適さなかった。小型電池を電極パッドに一体化する試みもあるが、かさばったり、安全性や使用後の処理に配慮したりするなどの課題があった。今回開発したバイオ電流パッチでは、パッチ内部に発電機構を設けることで、これらの問題を解決できると期待される。
4.バイオ電流パッチは、糖を含むハイドロゲルや酵素を含んだ1cm×1cmの2枚の炭素繊維布(電極)、ゴム製の抵抗、これらを保持するシリコンゴム製フレーム、身体に貼り付けるためのメディカルテープなどで構成される。安価な有機材料を使っており、使用後はゴミ箱に捨てることができる。パッチ全体は1cm×3cmの長方形になっており、厚さは0.5mmと薄い。
5.パッチを皮膚に貼ると、発電を始める。アノード(負)電極は糖分解酵素を含んでいるため、ハイドロゲルとの界面で酵素反応が起こり、糖が分解されてプラスイオンと電子が生じる。この電子は、ゴム製の抵抗を通ってカソード(正)電極側へ流れていき、カソード電極で空気中の酸素(O2)を消費する化学反応を起こす。このようにして、発電する。
6.上記の反応が進むと、アノード電極側では電気的に正(プラス)へ、カソード電極側では負(マイナス)に帯電していき、電気的な勾配が生じる。皮膚は電子を通さないため、代わりにアノード電極側で増えたプラスイオンが皮膚を通して、カソード電極側(もしくは人体内)へと流れていく。こうして生じたイオン電流により電気的な勾配が解消され、化学反応が継続する。西澤氏によれば、「人体を通してバイオ発電したのは世界で初めて」。アノード側のハイドロゲルに薬剤を含ませておけば、イオンの流れに伴って、皮膚内への吸収を早めることが可能である。
7.ゴム製抵抗(内部抵抗)の抵抗値を皮膚の抵抗値よりも大きくすれば、個人差や肌の状態によらず、微弱な電流を流すことができる。パッチで流せる最大電流は0.3mA/cm2程度で、人が痛みを感じる電流量とされる0.5mA/cm2よりも小さいので安全である。効果は6時間以上持続する。


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池上湖心 プロフィール
○略歴
大東文化大卒、
在学中 上條信山に師事
書象会に所属、書象会理事
審査会々員
○作品展の開催
・主宰している「さざ波会」
 作品展を毎年8月開催
(於:稲毛ギャラリー)
・土曜会(グループ展)
 作品展を毎年10月開催
(於:銀座大黒屋)
○公募展の受賞、入選
・日展入選
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