单层,开放网状,原始的PEDOT:基于PSS的合规脑植入物,用于完全MRI兼容的神经接口
Jung-Hoon Hong1, Ju Young Lee1, Ankan Dutta2
1Functional Bio-integrated Electronics and Energy Management Lab, School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University, 50 Yonsei-ro, Seodaemun-gu, 03722, Seoul, Republic of Korea.
Biosensors & bioelectronics
|May 31, 2024
概括
研究人员使用PEDOT:PSS.开发了一种新的MRI兼容的神经植入物. 这种开放的网状接口最大限度地减少了热量和文物,使得安全的,高分辨率的大脑成像和电生理学记录能够用于先进的神经诊断.
科学领域:
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 磁共振成像 (MRI) 对于研究大脑功能,认知和神经系统疾病至关重要.
- 将电生理学记录系统与MRI集成提供了增强的洞察力,但由于MRI扫描产生的电磁干扰 (EM) 而面临挑战.
- 传统的基于金属的神经植入物容易产生热量和成像工件在MRI环境中,损害安全和数据质量.
研究的目的:
- 开发一种完全兼容MRI的神经植入物,使神经活动能够实时,高分辨率地进行调查,而不会影响患者的安全或成像质量.
- 解决MRI设置中传统金属电极的局限性,特别是热感应和成像器件.
- 创建一个新的神经接口,协同结合MRI和电生理学记录能力.
主要方法:
- 一个单层开放网状原始PEDOT:PSS神经接口的引入.
- 利用PEDOT:PSS的二磁性特性,低电导率和负磁性易感性,模仿人类组织特性.
- 优化开放网状结构以显著减少来自电磁波能量的诱导电流,从而提高MRI兼容性.
- 进行模拟和体内实验,以评估热量产生,成像文物和电生理学记录能力 (局部场势 (LFP)).
主要成果:
- 基于PEDOT:PSS的开放网状电极在MRI环境中显著减少了热量产生.
- 有效地消除了成像器件,证实了改善的MRI兼容性.
- 来自体感皮质的局部场潜力 (LFP) 的电生理记录在体内实验中得到了成功验证.
- PEDOT:PSS的材料特性 (二磁性,低导电性,负磁性易感性) 证明对MRI兼容性有利.
结论:
- 开发的基于PEDOT:PSS的开放网状神经接口完全兼容MRI,克服了传统电极的局限性.
- 这项技术在MRI扫描期间,可以在高分辨率下对神经活动和大脑功能进行详细的实时调查.
- 成功验证LFP记录表明了这种植入物对未来神经诊断和研究的潜力.
