次世代のバイオセンサーを構築するために、既存の選択肢を凌駕する新しい有機（炭素系）半導体材料が開発されました。KAUSTが率いる国際研究チームは、このポリマーの開発におけるいくつかの重要な課題を克服した最初の研究者である。研究内容 "エチレングリコール官能化ポリチオフェンにおけるレジ化学駆動型有機電気化学トランジスタの性能向上" がJournal of the American Chemical Societyに掲載されました。
現在、重要な生化学物質を検出し、健康や病気の指標とするために、身体と直接相互作用する新しいタイプのバイオセンサーに多くの研究努力が払われている。KAUSTチームの元研究員で、米国と英国の複数の大学の研究者とともにこのポリマーを開発したRawad Hallani氏は、「センサーが身体に適合するためには、生体組織と同等の機械特性を有する柔らかい有機材料を使用する必要があります」と述べています。
Hallani教授は、このポリマーは有機電気化学トランジスタ（OECTs）と呼ばれるデバイスに使用するために設計されたと説明している。この種のデバイスでは、ポリマーに特定のイオンや生化学化合物を浸透させてドープし、その電気化学的半導体特性を変調させることができるようにする必要があります。「電気化学的特性の変動が、OECTの出力信号として実際に測定されているものなのです」と、彼は言います。
ポリマー構造のわずかな変化でも性能に大きな影響を及ぼす可能性があるため、研究チームはいくつかの化学的課題に立ち向かわなければなりませんでした。この特殊なポリマーを作ろうとした研究グループは他にもたくさんありますが、成功したのはKAUSTのチームが初めてです。この技術革新は、ポリチオフェンと呼ばれるポリマーに、グリコールと呼ばれる化学基を正確に制御された位置に結合させたものである。グリコール基の位置を従来にない方法で制御する方法を発見したことが、今回の画期的な発見の鍵となった。
「求める基準をすべて満たす適切なポリマー設計を見極めるのは、大変なことです」とハラニ氏は言う。「材料の性能を最適化できるものが、その安定性に悪影響を及ぼすこともあるので、ポリマーのエネルギー的特性だけでなく、電子的特性も念頭に置く必要があります」。
洗練された計算化学モデリングが、正しい設計の達成に役立てられました。また、ポリマーの構造をモニターするために、特殊なX線散乱解析と走査型トンネル電子顕微鏡が用いられた。これらの技術により、グリコール基の位置が材料の微細構造や電子特性にどのように影響するかが明らかになった。
KAUSTチームのIain McCullochは、「Rawadがポリマー合成で成し遂げた進歩に興奮しています。私たちは今、この新しいポリマーを特定のバイオセンサーデバイスでテストすることを楽しみにしています」と述べています。
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