在体内进行脊髓内神经记录的无异型水凝微电极
Sizhe Huang1, Ruobai Xiao1, Shaoting Lin2
1Department of Biomedical Engineering, State University of New York at Binghamton, Binghamton, NY, 13902, USA.
Nature communications
|January 28, 2025
概括
研究人员使用水凝中的碳纳米管开发了耐用,灵活的神经接口. 这些先进的生物电子设备能够长期记录神经和肌肉活动,这对于理解大脑功能至关重要.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
- 生物电子学 生物电子学
背景情况:
- 持久且符合运动的神经接口对于动态组织的体内研究和将神经活动与行为联系起来至关重要.
- 目前的接口往往缺乏长期生理监测所需的灵活性和寿命.
研究的目的:
- 为先进的神经接口创建新型,导电和异型的水凝纤维.
- 在机械应力下研究碳纳米管在水凝矩阵中的自我调整.
- 评估这些用于神经记录的基于水凝的生物电子设备的性能和耐用性.
主要方法:
- 在半晶体聚乙醇水凝中加入高面积比碳纳米管.
- 通过循环拉伸创建电气异型透通道.
- 制造纤维形状的水凝装置并植入小鼠体内以进行电生理学记录.
主要成果:
- 不同类型的水凝纤维表现出耐疲劳性 (20%的压力20,000个循环) 和高伸展性 (64.5%).
- 通过对齐的纳米填充剂实现了低电化学阻抗 (33.20 kΩ),并沿拉伸方向降低了阻抗.
- 同时成功记录了电肌图信号和脊髓神经元活动,即使是在光遗传刺激期间.
结论:
- 开发的异型凝纤维为耐用,运动兼容的神经接口提供了有前途的解决方案.
- 这些生物电子设备显示出长期的潜力,体内电生理学记录,维护功能超过八个月.
- 这项研究强调了水凝中自我调整的纳米填充剂对于高级神经生理监测的实用性.
