Ученые создали полностью органический сверхгибкий массив электродов для интерфейса мозг-компьютер толщиной всего 9 микрометров
Команда из Университета Цинхуа разработала ультратонкий мозговой имплантат на основе сверхпроводящего гидрогеля, обеспечивающий высокую плотность каналов и многомесячную стабильность записи нейронных сигналов
Short Summary
Исследовательская группа под руководством доцента Сюй Сяоминя из Шэньчжэньского международного отделения Университета Цинхуа совместно с коллегами представила полностью органический сверхгибкий массив кортикальных электродов толщиной всего 9 микрометров. Разработка, основанная на новом сверхпроводящем гидрогеле CHIP с интерфейсной перколяционной структурой, позволяет достигать низкого импеданса и высокой пропускной способности для долгосрочной регистрации нейронной активности. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences США.
Ключевой проблемой при создании гидрогелевых электродов является их набухание во влажной физиологической среде, приводящее к структурным искажениям. Для её решения команда применила стратегию анизотропного набухания, подавляющую плоскостное расширение материала и обеспечивающую высокоточную микроразмерную паттернизацию. Благодаря этому удалось достичь рекордной плотности каналов — 853 канала на квадратный сантиметр, что более чем на порядок превосходит ранее опубликованные результаты для гидрогелевых электродов. Малый вес и толщина устройства обеспечивают плотное прилегание к поверхности мозговой ткани, минимизируя механическое напряжение.
В ходе экспериментов электроды стабильно фиксировались на поверхности мозга крыс, позволяя синхронно регистрировать активность из нескольких областей и чётко различать спонтанные сигналы и вызванные внешней стимуляцией нейронные ответы. В долгосрочных испытаниях на новозеландских кроликах полностью органический массив сохранял работоспособность на протяжении 550 дней стабильной записи. Это открывает перспективы для создания биосовместимых нейроинтерфейсов нового поколения для клинического применения и нейроимплантатов.
Разработан сверхпроводящий гидрогель CHIP
Уникальный материал на основе интерфейсной перколяционной структуры обеспечивает высокую электропроводность, электрохимическую стабильность и механическую гибкость
Решена проблема набухания гидрогеля
Стратегия анизотропного набухания подавляет плоскостное расширение и сохраняет структурную целостность материала в физиологических условиях
Достигнута сверхвысокая плотность каналов
Массив электродов имеет плотность 853 канала на квадратный сантиметр, что в 10 раз превышает показатели существующих гидрогелевых систем
Долгосрочная стабильность записи подтверждена
В экспериментах на кроликах регистрация нервных сигналов оставалась стабильной в течение 550 дней без существенной деградации
Text generated using AI
