基于单壁碳纳米管的磁相容大脑电极阵列,用于长期植入
Jie Xia1,2, Fan Zhang3, Luxi Zhang1,2
1College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China.
Nanomaterials (Basel, Switzerland)
|February 9, 2024
概括
由单壁碳纳米管 (SWCNT) 制成的新型灵活大脑电极提供稳定,长期的神经信号记录,组织损伤最小. 这些SWCNT电极与高场MRI兼容,可以推进大脑机器接口.
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:
- 传统的大脑电极在长期植入中面临限制,原因是大小,组织损伤和信号退化.
- 碳纳米管 (CNTs) 是一个有前途的替代品,因为它们的电特性和生物相容性.
研究的目的:
- 开发和评估使用单壁碳纳米管 (SWCNTs) 进行长期植入的新型灵活脑电极阵列.
- 评估基于SWCNT的电极的性能,生物兼容性和MRI兼容性.
主要方法:
- 使用高纯度SWCNT (99.99%) 制造一个灵活的大脑电极阵列.
- 在小鼠体内长期植入以评估信号稳定性 (局部电场潜力 - LFP) 和信号对噪声比 (SNR) 在12周内.
- 组织学分析以评估组织损伤和质细胞反应.
- 在7-特斯拉磁共振成像 (MRI) 过程中测试电极功能.
主要成果:
- 在SWCNT电极显示稳定的LFP信号采集超过12周,SNR为3.52dB.
- 组织学分析显示,与电极相比,组织损伤最小,质细胞反应减少.
- 在7-特斯拉MRI期间,电极保持了功能,使得信号获取,包括性放电.
结论:
- 与传统的金电极相比,基于SWCNT的脑电极提供了优越的长期稳定性和生物相容性.
- 柔性,精细的结构和SWCNT固有的特性有助于减少组织反应和可靠的神经接口.
- 这些新型电极为长期脑电极植入提供了可行的解决方案,并且与高级神经成像技术 (如高场MRI) 兼容.
