Diagrama esquemático de la aplicación. Crédito:SIAT
Se han aplicado dispositivos invasivos e implantables en prótesis neurales para diagnosticar o tratar enfermedades. Los electrodos neurales son un puente clave entre el tejido interno y los dispositivos externos.
Recientemente, el equipo del profesor Wu Tianzhun del Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen (SIAT) de la Academia de Ciencias de China propuso una nueva estrategia de recubrimiento que puede mejorar el rendimiento de los electrodos neurales.
El estudio fue publicado en Advanced Materials Interfaces como portada.
La miniaturización e integración de electrodos neurales proporcionará una mayor eficiencia de estimulación/registro eléctrico en la práctica clínica. Sin embargo, la impedancia de la interfaz es extremadamente alta con el tamaño decreciente del electrodo, lo que reduce severamente su capacidad de inyección y almacenamiento de carga y, por lo tanto, limita su aplicación práctica.
Sobre la base de las consideraciones anteriores, el grupo del profesor Wu desarrolló nanomateriales de platino (Pt) e iridio (Ir) en su trabajo anterior para mejorar el rendimiento eléctrico y la eficiencia de estimulación de manera efectiva debido a sus excelentes propiedades eléctricas y catalíticas, así como a su estabilidad y biocompatibilidad superiores. .
En este estudio, los investigadores desarrollaron además un nanocristal de Pt en forma de flor con un área de superficie alta intensiva como capa intermedia para acumular un IrOx de bajo contenido con mayor adherencia, mostrando un efecto multiplicador.
En comparación con el electrodo de Pt desnudo del mismo tamaño, la impedancia de IrOx El microelectrodo recubierto de flores de /Pt a 1 kHz se redujo a ≈2 kΩ, con una reducción del 94,23 %. La capacidad de almacenamiento de carga catódica correspondiente y la capacidad de inyección de carga se incrementaron hasta 202,75±2,18 mC×cm -2 y 6,53±0,16 mC×cm -2 , respectivamente.
IrOx capa adherida firmemente a los nanocristales de Pt, lo que demuestra una sólida estabilidad crónica bajo electroestimulación continua durante 1 × 10 8 ciclos
Otros candidatos como Pt nanocone y Pt leaf nanoestructuras combinadas con el mismo contenido de IrOx también demostró un rendimiento eléctrico significativamente mejorado para los electrodos neurales.
En particular, los recubrimientos preparados exhibieron una buena bioseguridad y una actividad electrocatalítica prometedora hacia la reacción de evolución de oxígeno en 0,5 M H2 SO4 .
IrOx ayudó a reducir la pendiente de Tafel de la flor de Pt de 162,9 mV×dec -1 a 41,1 mV×dec -1 drásticamente, también con una excelente durabilidad después de la prueba de cronoamperometría.
Además, después de 48 horas de cultivo, la cobertura superficial de Escherichia coli en IrOx /electrodo de flor de Pt fue mucho más bajo que el del electrodo de Pt plano, lo que confirmó su potencial capacidad antibacteriana.
"La estrategia se puede aplicar en la interfaz neuronal, la oxidación del agua, la contaminación antibiológica, y se espera que se use en bioelectrónica flexible y almacenamiento de energía, como prótesis neuronales, electrodos de estimulación/registro eficientes y biodetección, y otras aplicaciones prácticas", dijo. Dr. Zeng Qi, el primer autor de este estudio. La nueva estrategia propuesta ofrece un electrodo neural flexible e inteligente con alta eficiencia
