A photo-thermal-electrical converter based on carbon nanotubes for bioelectronic applications

2013 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 23700568
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Biomedical engineering/Biological material science
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: MIYAKO Eijiro 独立行政法人産業技術総合研究所, 健康工学研究部門, 主任研究員 (70443231)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Keywords: 生体機能材料

Research Abstract

There is currently substantial interest in creating bioelectronic devices that can be implanted in and attached to humans for sensing and control of organs and internal systems in order to prolong and improve the quality of life. In the present study , we demonstrate that 1) a well-dispersed single-walled CNT/poly(dimethylsiloxane) (SWNT-PDMS) composite can be formed, and a novel photo-thermal-electrical (PTE) converter fabricated with a CNT polymer composite can effectively convert the photothermal energy of CNTs into electricity; 2) the PTE converter can supply electrical power for stimulation of electrical activity in physiological tissues; and 3) the PTE converter was effective in the body of a rat. These results dramatically extend the concept of a PTE converter into new areas and applications.

Research Products

• [Journal Article] Carbon nanotube-liposome supramolecular nanotrains for intelligent molecular-transport systems (2012)
  • Author(s): Eijiro Miyako*, Kenji Kono, Eiji Yuba, Chie Hosokawa, Hidenori Nagai, Yoshihisa Hagihara
  • Journal Title: Nature Commun. Volume: 3 Pages: 1226
  • DOI: DOI:10.1038/ncomms2233.
• [Journal Article] Photothermic regulation of gene expression triggered by laser-induced carbon nanohorns (2012)
  • Author(s): Eijiro Miyako*, Tomonori Deguchi, Yoshihiro Nakajima, Masako Yudasaka, Yoshihisa Hagihara, Masanori Horie,Mototada Shichiri, Yuriko Higuchi, Fumiyoshi Yamashita, Mitsuru Hashida, Yasushi Shigeri, Yasukazu Yoshida, Sumio Iijima
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci Volume: 109 Pages: 7523-7528
• [Journal Article] A photo-thermal-electrical converter based on carbon nanotubes for bioelectronic applications (2011)
  • Author(s): Eijiro Miyako*, Chie Hosokawa, Masami Kojima, Masako Yudasaka, Ryoji Funahashi,Isao Oishi, Yoshihisa Hagihara, Mototada Shichiri, Mizuki Takashima, Keiko Nishio, Yasukazu Yoshida
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 50 Pages: 12266
• [Presentation] Photothermic regulation of gene expression triggered by laser-induced carbon nanohorns (2012)
  • Author(s): Eijiro Miyako
  • Organizer: The 2nd symposium on Carbon Nanoforms
  • Place of Presentation: AIST Tsukuba center (Tsukuba)
  • Year and Date: 2012-07-09
• [Presentation] 光で発熱する機能性カーボンナノチューブ-高分子複合材料の創製 (2012)
  • Author(s): 都英次郎
  • Organizer: 日本化学会第92 春季年会(2012)
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス(横浜市)
  • Year and Date: 2012-03-26
• [Presentation] 革新的ナノバイオシステム構築のための機能性ナノカーボン高分子複合材料の開発 (2012)
  • Author(s): 都英次郎
  • Organizer: 高分子同友会
  • Place of Presentation: 公益社団法人高分子学会 高分子同友会(東京都)
  • Year and Date: 2012-02-13
• [Presentation] 光で発熱する機能化ナノカーボン高分子複合材料の開発 (2011)
  • Author(s): 都英次郎
  • Organizer: 第57回高分子研究発表会
  • Place of Presentation: 兵庫県民会館(神戸市)
  • Year and Date: 2011-07-15
• [Presentation] 抗微生物剤としての光発熱カーボンナノホーン-ポリマー複合材料の開発 (2011)
  • Author(s): 都英次郎
  • Organizer: 第60回高分子年次大会
  • Place of Presentation: 大阪国際会議場(大阪市)
  • Year and Date: 2011-05-25
• [Book] 光を熱に!カーボンナノホーンを巧みに使う 抗微生物剤開発から遺伝子の発現制御へ- (2012)
  • Author(s): 都英次郎
  • Total Pages: 40-44
  • Publisher: 現代化学
• [Book] 光で発熱する機能化ナノカーボン複合材料の開発 (2011)
  • Author(s): 都英次郎
  • Total Pages: 891
  • Publisher: 化学と工業
• [Remarks] 雑誌論文(1)に関して:・産業技術総合研究所プレスリリース
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20121128/pr20121128.html
• [Remarks] Nature Japan 注目の論 文
  • URL: http://www.natureasia.com/ja-jp/ncomms/abstracts/41063
• [Remarks] 日経産業新聞2012年12月7日10面
• [Remarks] WEB日経バイオテク2012年11月29日
• [Remarks] 化学工業日報2012年11月29日朝刊5面(WEB化学工業日報(2012.11.29))
• [Remarks] WEB日経プレスリリース(2012.11.28)
• [Remarks] WEBマイナビニュース(2012.11.28)
• [Remarks] 日刊工業新聞2012年11月28日朝刊27面(WEB日刊工業新聞(2012.11.28))
• [Remarks] 産業技術総合研究所プレスリリース
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2012/pr20120424_2/pr20120424_2.html
• [Remarks] 読売新聞(大阪)2012年6月4日19面
• [Remarks] 朝日新聞(大阪)2012年4月26日28面
• [Remarks] 化学工業日報2012年4月26日13面
• [Remarks] 日本経済新聞2012年4月25日7面
• [Remarks] WEB日本経済新聞(2012.4.24)
• [Remarks] WEBマイナビニュース(2012.4.24)
• [Remarks] 産業技術総合研究所プレスリリース
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2011/pr20111027/pr20111027.html
• [Remarks] Angew. Chem. Int. Ed. プレスリリース
  • URL: http://onlinelibrary.wiley.com/journal/10.1002/(ISSN)1521-3773/homepage/press/201147press.html
• [Remarks] Nature (London) Research Highlights
  • URL: http://www.nature.com/nature/journal/v480/n7377/full/480295a.html
• [Remarks] Nanowerk Spotlight
  • URL: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=23793.php
• [Remarks] 毎日新聞2011年10月31日13版2面
• [Remarks] 電波新聞2011年11月1日
• [Remarks] 日刊工業新聞2011年11月8日14版23面
• [Remarks] 科学新聞2011年11月11日4面
• [Remarks] 朝日新聞2011年11月24日13版29面
• [Remarks] 日経産業新聞2011年11月30日7面
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノ粒子の構造・機能制御法 (2012)
  • Inventor(s): 都英次郎
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特願 2012-34435
  • Filing Date: 2012-02-20
• [Patent(Industrial Property Rights)] ナノ粒子を利用した遺伝子発現調節法 (2011)
  • Inventor(s): 都英次郎、出口友則、弓場俊輔、中島芳浩、萩原義久、七里元督
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特願 2011-234286
  • Filing Date: 2011-10-25
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光熱発電素子及び該光熱発電素子を用いた光熱発電方法 (2010)
  • Inventor(s): 都英次郎、細川千絵、小島正己、湯田坂雅子、舟橋良次、大石勲、萩原義久、七里元督、高島瑞紀、吉田康一
  • Industrial Property Rights Holder: 産業技術総合研究所
  • Industrial Property Number: 特願 2010-250781
  • Filing Date: 2010-11-09