平面无形碳化微电极阵列用于老鼠运动皮层的慢性记录

科学领域:

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

背景情况:

• 长期植入用于大脑机器接口的微电极阵列 (MEAs) 受到大脑外体反应 (FBR) 的限制.
• 减少MEA的横截面几何形状是最大限度地减少FBR并实现长期神经记录的潜在策略.
• 无形碳化 (a-SiC) 为制造薄膜MEAs提供了稳定,绝缘的基础.

研究的目的:

• 为了评估在老鼠运动皮层中植入的薄型4a-SiC微电极阵列 (MEAs) 的长期性能和生物相容性.
• 在16周的时间内评估电化学性质和神经记录能力的变化.
• 通过免疫组织化学来研究对慢性a-SiC MEA植入的组织反应.

主要方法:

• 制造8微米厚,20微米宽的a-SiC MEAs,使用喷射氧化膜 (SIROF) 电极.
• 长期植入16周的雌性斯普拉格-道利大鼠的运动皮质.
• 每周进行电化学表征 (阻抗,循环电压测量) 和神经记录 (单单元活动),然后进行免疫组织化学分析.

主要成果:

• 在16周的时间里,MEA显示出阻抗和电荷存储容量的小,统计学上显著的增加,而缓慢扫描循环电压测量和1Hz阻抗保持稳定.
• 神经记录成功地捕获了最初92%的道的单单元活动,在研究结束时有51%的道活跃,显示信号噪声比逐渐下降.
• 免疫组织化学检测显示,a-SiC植入物附近的质细胞激活 (GFAP) 和神经元存在 (NeuN) 是最小的,与虚假对照相比没有显著差异.

结论:

• 薄 a-SiC MEAs 在体内显示出良好的电化学稳定性和持续的神经记录能力超过4个月.
• 观察到的最小外体反应表明a-SiCMEAs是开发慢性神经植入物的有希望的材料.
• 对a-SiC MEAs的进一步研究对于大脑机器接口中的长期神经记录应用是有必要的.