中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認知與腦疾病研究所和深港腦科學(xué)創(chuàng )新研究院的魯藝團隊在《ACS應用材料與界面》雜志上發(fā)表了一項重要的研究成果。該團隊研發(fā)了一種導電聚合物-水凝膠界面，具有獨特的網(wǎng)際互穿結構，這一創(chuàng )新顯著(zhù)提高了植入式神經(jīng)電極的長(cháng)期穩定性和性能。這項研究為研究人員提供了關(guān)鍵工具，可用于精確解析和調控神經(jīng)環(huán)路功能。

植入式神經(jīng)微電極被認為是內部生物和外部設備之間信息交換的橋梁。結合光遺傳學(xué)等新型調制技術(shù)，它為腦功能解剖提供了一種高度精確的方法。然而，實(shí)現長(cháng)期有效和穩定的微電極來(lái)探索自由行為動(dòng)物特定神經(jīng)元的電生理特征仍然是一個(gè)巨大的挑戰。

為了解決這一問(wèn)題，通過(guò)水凝膠支架預涂層和電化學(xué)聚合工藝制備了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸鹽)/聚(乙烯醇)(PEDOT/PSS/PVA)互穿導電聚合物網(wǎng)絡(luò )(ICPN)，以提高神經(jīng)微電極的性能。與純聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT/PSS)膜相比，ICPN膜具有強大的界面附著(zhù)力、顯著(zhù)降低的電化學(xué)阻抗、優(yōu)越的機械性能和更好的電化學(xué)穩定性，這可能歸因于ICPN的三維(3D)多孔微觀(guān)結構。

觀(guān)察海馬神經(jīng)元和大鼠嗜鉻細胞瘤細胞(PC12細胞)在ICPN上的粘附和神經(jīng)突的生長(cháng)，表明生物相容性增強。此外，組織病理學(xué)和電生理學(xué)研究分別證實(shí)，電極-神經(jīng)組織界面的組織反應得到緩解，記錄信號質(zhì)量得到改善。由于這些優(yōu)點(diǎn)，在體內進(jìn)行了光遺傳調節和電生理記錄，并顯示了海馬谷氨酸能神經(jīng)元對行為的抗焦慮作用。本研究證明了ICPN修飾的神經(jīng)植入物在體內應用的有效性和優(yōu)勢。

意義：

這項研究發(fā)現，制備的PEDOT/PSS/PVA導電聚合物-水凝膠膜具有三維多孔結構，能夠有效地抵消在反復的電荷傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的膜形變，從而提高了其電化學(xué)穩定性。此外，該膜具有較低的楊氏模量和較高的可拉伸性，具備出色的機械穩定性。此導電聚合物-水凝膠膜還具有較低的電化學(xué)阻抗、較高的電容性和良好的生物相容性，因此被認為是一種理想的神經(jīng)電極界面材料。

進(jìn)一步的實(shí)驗表明，PEDOT/PSS/PVA導電聚合物-水凝膠膜在長(cháng)期使用后顯著(zhù)提高了電生理信號的穩定性。該研究為神經(jīng)電極界面技術(shù)的發(fā)展提供了新的可能性，有望用于神經(jīng)環(huán)路的功能研究和腦機接口研究，同時(shí)也可能在神經(jīng)精神疾病的診療中發(fā)揮作用。