基于导电聚合物的植入神经电极

神经电极长期植入后由于生物相容性不佳引起的电极功能衰退是当今神经工程领域面临的一个难题。电沉积生物相容性好的导电聚合物是最有希望解决这个难题的技术之一。然而导电聚合物电极植入生物体内后，电化学性能逐渐丧失是其应用发展的主要障碍。我们发现，用功能化的碳纳米管作为导电聚合物的掺杂物（Dopant）可以形成具有良好生物相容性和电化学活性的神经电极。本项目拟系统地研究功能化碳纳米管作为掺杂物的导电聚合物电极，探索优化的电沉积方法；针对神经电极在体内长期使用的要求，建立完善的体外（in vitro）、体内（in vivo）电极表征评价方法，研究电极在快速电刺激时的电活性以及电荷在电极界面的传质机理，发展新型的、稳定的复合电极材料。在此基础上，构建1－2种电沉积的复合神经电极，为发展新一代神经电极提供理论和技术支持，并为我国神经假体和植入式脑－机接口技术提供实用技术。

植入式微电子神经调制器械（Neural Modulation）和神经假体（Neural Prostheses）正在走向技术突破和广泛临床应用，神经电极作为一个与神经组织接触沟通的关键部件面临若干项科学问题，其中之一就是神经电极长期植入后由于组织包囊引起的电极功能衰退。 针对这个问题，本课题研究了两种功能化碳纳米管作为共沉积材料的神经电极，直接氨基化碳纳米管的电极修饰方法，以及羧基化碳纳米管（MWCNT）与聚乙撑二氧噻吩（PEDOT）共修饰电极的方法，同时探索优化了电沉积条件。 针对神经电极在体内长期使用的要求，发展建立细胞实验（in vitro）、动物慢性植入实验（in vivo）的神经电极表征评价方法，研究电极在电激励神经组织时的电活性以及电荷在电极界面的传质机理，为发展新型的、稳定的复合电极材料提供了理论和技术支持。在此基础上，构建了2种导电聚合物的复合神经电极，其中研究的PEDOT/MWCNT复合电极安全注入电荷密度达到6.2 mC/cm2，同时调查了其稳定性及生物相容性，电极在3mC/cm2的注入电荷下工作96h性能稳定，植入6周的组织学评价也表明其相比铂电极具有更优的生物亲和性。这种电极已经用于大鼠脑皮层电刺激治疗脑梗的研究中。本课题工作已经发表在“Acta Biomaterial” “Brain Research Bulletin” 等专业期刊上了， 共5篇。这些论文已被生物技术领域综述期刊所引用。