Lu Yi, do Instituto de Tecnologia Avançada de Shenzhen (SIAT) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), propôs redes interpenetrantes tridimensionais (3D) condutoras de polímero-hidrogel para eletrodos crônicos/neurais de alto desempenho. interface. O estudo foi publicado na ACS Applied Materials & Interfaces .

A detecção confiável e de longo prazo de sinais eletrofisiológicos é fundamental para a compreensão dos mecanismos subjacentes aos distúrbios cerebrais e para o avanço de tratamentos eficazes. No entanto, manter a estabilidade e a biocompatibilidade da interface do eletrodo neural por longos períodos necessários continua sendo um desafio.

O poli (3,4-etilenodioxitiofeno), ou PEDOT, é conhecido por sua excelente biocompatibilidade e baixa impedância eletroquímica, tornando-o um material polimérico condutor modificado comumente usado em interfaces de eletrodos neurais. No entanto, os filmes PEDOT frequentemente apresentam rachaduras ou delaminações devido à sua limitada estabilidade eletroquímica e mecânica , representando um desafio significativo para a viabilidade a longo prazo dos eletrodos neurais.

Para resolver esse problema, os pesquisadores propuseram uma nova estratégia de modificação de interface em seu trabalho. Eles prepararam um filme de hidrogel de poliestireno sulfonato / álcool polivinílico (PSS / PVA) e aplicaram-no como pré-revestimento nas superfícies de um conjunto de microeletrodos, formando uma estrutura 3D rica em contra-íons.

Posteriormente, eles eletropolimerizaram o monômero 3, 4-etileno dioxitiofeno dentro da estrutura PSS/PVA para criar uma rede de polímero condutor interpenetrante (ICPN). O ICPN resultante exibiu microestrutura 3D altamente porosa, com tamanhos de poros variando de 0,1 a 1,0 ?m.

Esta estrutura porosa 3D desempenha um papel significativo na dissipação de energia mecânica , melhorando a adesão e garantindo a estabilidade a longo prazo dos revestimentos condutores de hidrogel. Além disso, o filme ICPN possui baixo módulo de Young (191 kPa) e notável extensibilidade (72%).

A equipe de pesquisa também descobriu que este filme ICPN apresentava baixa impedância eletroquímica, alta capacitância e excelente biocompatibilidade, atendendo aos requisitos para interfaces neurais em uma ampla gama de aplicações in vivo.

Além disso, os pesquisadores conduziram uma análise comparativa da qualidade do sinal eletrofisiológico entre arranjos de eletrodos neurais modificados por filme ICPN e PEDOT/PSS após 12 semanas de implantação no hipocampo do camundongo.

Suas descobertas indicaram que as interfaces modificadas pela ICPN melhoraram significativamente a qualidade dos sinais durante registros eletrofisiológicos crônicos.

O estudo tem potencial para expandir as aplicações de implantes neurais e fornecer novos insights sobre o diagnóstico e tratamento de distúrbios neuropsiquiátricos no futuro.