基于石墨烯的微电极具有强化接口和可调节的多孔结构,用于改进神经记录

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.
• 材料工程 材料工程 材料工程

背景情况:

• 在侵入性神经植入物中,尽量减少炎症反应对于长寿至关重要.
• 石墨烯微纤维具有高的电化学表面积 (ESA) /几何表面积 (GSA) 比率,这表明潜在的低阻抗和高电荷注入能力 (CIC).
• 精确控制石墨烯的多孔结构是优化其电化学性能的关键,但仍未得到充分研究.

研究的目的:

• 开发和表征湿石墨烯基电极,具有可调节的多孔结构.
• 通过控制孔径大小通过糖度来优化减少氧化石墨烯 (rGO) 的电化学特性.
• 与传统的金微电线相比,评估这些用于神经记录和刺激的新型电极的性能.

主要方法:

• 基于石墨烯的电极是使用湿技术制造的.
• 孔隙结构通过凝血浴中的不同糖度来调整.
• 测量了电化学特性 (阻抗,CIC,电荷储存容量 - CSC).
• 通过拉伸和插入测试来评估机械性能.
• 从听觉皮层进行了体内急性记录,从海马片进行了体外记录.

主要成果:

• 与金微电线相比,优化的rGO/砂糖比率显著降低了阻抗,并增加了CIC和CSC.
• 电极表现出足够的抗拉强度,以实现100%的插入成功,且角度偏移最小.
• 在体内记录显示,由于阻抗较低,信号噪声比 (SNR) 得到改善.
• 活体记录显示了高准确度的神经记录和刺激能力.

结论:

• 带有可控孔径的湿石墨烯电极比金微电线提供了优越的电化学性能.
• 这些石墨烯电极在机械上强大,可用于精确的植入.
• 它们对先进的神经接口具有显著的前景,改善了植入物寿命和信号质量.