近年來,現代醫療思維衍生出即時且專一化的物理性治療方法,即植入性醫療電
子,也稱生物電子藥物(Bioelectronic medicine)。以神經組織而言,使用微電
極對神經定位及訊號分析,並以電刺激控制神經元的活動,可即時監控神經狀
態,再依需要發出訊號作調整,以提供更有效率的治療。然而植入性醫療電子若
要與軟組織的損傷或疾病應用上作結合,其限制與難題包括: (1)電子元件難以固
定且緊密貼合於具斷裂傷口之弧面型態的軟組織束;(2) 電子元件硬度與軟組織的
不相容,易引起發炎反應及其纖維化組織增生;(3)傳統電子元件之不可生物降解
需經二次手術取出,導致感染風險急遽攀升;(4)神經電極僅作即時調控,針對受
損的神經或心肌無促進再生能力。因此,本技術結合電子輔具及再生醫學概念,
發展一種具高解析電刺激、電生理訊號感測及細胞再生治療之可降解植入式軟性
自黏電子貼片,其可黏合於各式組織,並整合微米尺度的電刺激組織活化、電生
理訊號監控和細胞植入促進組織再生,且可完全降解。
本技術以材料工程出發,利用生物基質中的膠原蛋白結合蠶絲蛋白加入生物酵素
形成的水凝膠用作電子基板,其跟組織完全匹配、具自黏性、可調控的降解性、
還可承載幹細胞;而在電子線路方面,亦以膠原蛋白摻雜導電高分子及石墨烯所
形成具高導電的雙重結構水凝膠,此導體具有光阻特性可快速圖案化成各式電極
微結構。結合可降解的聚乳酸當作絕緣層,本技術更開發一種可量產、便宜、又
簡單的水膠電子封裝製程,藉由生物型酵素引發的黏性,可一步驟將所有電子層
結合,形成一全水膠可降解的微電極陣列貼片。
如果凍般的電子貼片不僅具有黏附性和可控的降解性,還可提供微米的神經訊號
記錄,並可以電刺激活化連結的動作肌肉,以及可使幹細胞貼附、增生、及分化
成神經細胞。在針對神經損傷,可以醫療電子及神經導管的雙重角色,實現即時
電神經調控、傷口之神經功能監測、組織再生支架和細胞移植的協同作用,最後
無需手術取出,能夠留在原組織並與其融合及分解,達到加速的損傷治療。