用于长期生物相容性的可植入生物电子器件的晶圆图案,透性和可拉伸性液体金属微电极

科学领域:

• 生物医学工程 生物医学工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 神经科学是一个神经科学.

背景情况:

• 植入式生物电子技术可以实现实时生理监测,但面临基质透性和生物相容性方面的挑战.
• 现有的薄膜基板 (例如,聚胺,聚甲基) 提供灵活性,但具有低透性,阻碍长期使用.
• 多孔基板具有高透性,但缺乏高级应用所需的高图案密度.

研究的目的:

• 为制造高分辨率,超软,可拉伸和可透的液态金属微电极 (μLMEs) 开发一个晶圆尺度,可采用模式的策略.
• 为了实现超高的电极密度,用于先进的神经接口应用.
• 评估作为神经接口的μLMEs的慢性生物相容性和性能.

主要方法:

• 光刻光学技术用于在晶圆大小的弹性纤维上制造高分辨率的μLME阵列.
• 证明了2μm的图案设计能力,实现了75500个电极/cm2的电极密度.
• 在活生生的老鼠中植入了μLME阵列,用于电皮质谱 (ECoG) 信号监测.

主要成果:

• 实现了超软,可拉伸和可透的μLMEs的晶圆尺度制造,分辨率为2μm.
• 证明了~75,500个电极/cm2的超高电极密度.
• 在老鼠中成功使用μLME阵列进行高时空映射和ECoG信号干预,在八个月内观察到慢性生物相容性.

结论:

• 开发的光成像技术可在弹性纤维上制造高分辨率的μLMEs,克服了现有的生物电子基板的局限性.
• 超软,可伸缩和可通透的μLMEs显示出作为长期生理监测的先进神经接口的巨大潜力.
• 长期植入的μLMEs显示出良好的生物相容性,为下一代可植入生物电子设备铺平了道路.