控制聚合物的无形晶体过渡,使得小型化和多功能集成,用于水凝生物电子
Sizhe Huang1,2, Xinyue Liu3, Shaoting Lin4
1Department of Biomedical Engineering, Binghamton University, State University of New York, Binghamton, NY, USA.
Nature communications
|April 25, 2024
概括
研究人员开发了先进的软生物电子设备,使用变形聚合物来创建微型水凝组件. 这一创新能够实现精确的神经接口应用,包括同时进行光遗传学刺激和电生理学记录.
科学领域:
- 生物电子设备是生物电子设备.
- 材料科学是一种材料科学.
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 软生物电子设备对于神经接口至关重要.
- 研究复杂的神经电路需要运动适应器件.
- 目前的设备在小型化和集成方面面临限制.
研究的目的:
- 为微型化和集成的水凝生物电子产品开发一种新的制造方法.
- 为了控制变态聚合物转换以提高设备性能.
- 为了实现同时进行光遗传学刺激和电生理学记录,用于神经电路研究.
主要方法:
- 通过控制变态聚合物无形晶体转变来制造水凝生物电子产品.
- 在聚乙烯醇水凝纤维中实现了~80%的直径缩小.
- 将导电纳米材料 (碳纳米管) 纳入用于微电极的PVA水凝中.
- 在小鼠腹膜区域应用了水凝光学探针和微电极.
主要成果:
- 显著减少水凝纤维直径 (~80%),同时保持水分.
- 可调的水凝特性:折射率 (1.37-1.40),光传递率 (>96%),伸展性 (139-169%),曲刚度 (4.6 ± 1.4 N/m) 和弹性模量 (2.8-9.3 MPa).
- 在体内成功同时进行光遗传学刺激和电生理学记录神经活动.
结论:
- 开发的制造战略允许微型化和组件集成到软生物电子中.
- 水凝设备的调节性质适用于先进的神经接口应用.
- 这项技术使神经回路的复杂体内研究成为可能,包括同时进行光学和电气记录.
