进行聚合物-水凝互穿网络,以改善电极-神经接口
Mengying Yan1, Lulu Wang1, Yiyong Wu1
1CAS Key Laboratory of Brain Connectome and Manipulation, the Brain Cognition and Brain Disease Institute, Shenzhen Institute of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences; Shenzhen-Hong Kong Institute of Brain Science, Shenzhen 518055, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 17, 2023
概括
使用导电聚合物网络的新型神经微电极改善了大脑功能研究. 这些稳定,生物相容的植入物增强了自由行为动物的电生理记录和光遗传学调制.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物材料科学 生物材料科学
- 电气工程 电气工程
背景情况:
- 可植入的神经微电极对于脑计算机接口至关重要.
- 神经探针的慢性稳定性和高性能仍然是重大挑战.
- 光遗传学提供了对神经电路的精确控制,需要有效的电极接口.
研究的目的:
- 开发具有更好的慢性稳定性和性能的先进的神经微电极.
- 研究聚3,4-乙烯二氧化) /聚乙烯硫酸盐) /聚乙烯醇 (PEDOT/PSS/PVA) 相互透导电聚合物网络 (ICPN) 的潜力,用于神经植入物.
- 在体内评估ICPN修改电极的生物相容性和记录能力.
主要方法:
- 使用水凝支架预涂层和电化学聚合制造ICPN薄膜的制造.
- 描述ICPN薄膜的特性,包括界面粘附,电化学阻抗,机械性能和电化学稳定性.
- 在ICPN薄膜上评估细胞粘附和神经细胞外生长.
- 在体内组织学和电生理学研究,以评估组织反应和记录质量.
- 在体内光遗传学调制和电生理学记录在自由活动动物.
主要成果:
- 与纯PEDOT/PSS片相比,ICPN片表现出强大的界面粘附性,显著降低电化学阻抗,优越的机械性能和增强的电化学稳定性.
- 通过增加海马神经元和PC12细胞粘附以及ICPN上的神经元外生,证实了增强的生物相容性.
- 观察到组织反应减轻,神经记录信号质量改善.
- 在体内成功实现了光遗传学调制和电生理学记录,证明了海马谷氨基神经元的抗焦虑作用.
结论:
- 经ICPN修改的神经植入物为慢性体内应用提供了显著的优势.
- 开发的ICPN技术提高了电极性能,生物相容性和长期稳定性.
- 这项研究强调了ICPN在推进神经科学研究和神经接口方面的潜力.
