Diagramma schematico dell'applicazione. Credito:SIAT
Dispositivi invasivi e impiantabili sono stati applicati nelle protesi neurali per diagnosticare o curare malattie. Gli elettrodi neurali sono un ponte chiave tra il tessuto interno e i dispositivi esterni.
Di recente, il team del Prof. Wu Tianzhun dello Shenzhen Institute of Advanced Technology (SIAT) dell'Accademia cinese delle scienze ha proposto una nuova strategia di rivestimento in grado di migliorare le prestazioni degli elettrodi neurali.
Lo studio è stato pubblicato in Advanced Materials Interfaces come copertina.
La miniaturizzazione e l'integrazione degli elettrodi neurali forniranno una maggiore efficienza di stimolazione/registrazione elettrica nella pratica clinica. Tuttavia, l'impedenza dell'interfaccia è estremamente elevata con la dimensione del restringimento dell'elettrodo, che riduce notevolmente la sua capacità di immagazzinamento di carica e di iniezione e quindi limita la sua applicazione pratica.
Sulla base delle considerazioni di cui sopra, il gruppo del Prof. Wu ha sviluppato nanomateriali di platino (Pt) e iridio (Ir) nel loro precedente lavoro per migliorare efficacemente le prestazioni elettriche e l'efficienza della stimolazione grazie alle loro eccellenti proprietà elettriche e catalitiche, nonché alla stabilità e biocompatibilità superiori .
In questo studio, i ricercatori hanno ulteriormente sviluppato un nanocristallo Pt a forma di fiore con un'area ad alta superficie intensiva come strato intermedio per accumulare un IrOx a basso contenuto con una maggiore adesione, mostrando un effetto moltiplicatore.
Rispetto all'elettrodo Pt nudo della stessa dimensione, l'impedenza di IrOx /Pt microelettrodo rivestito di fiore a 1 kHz era ≈2 kΩ, con una riduzione del 94,23%. La corrispondente capacità di immagazzinamento della carica catodica e la capacità di iniezione della carica sono state aumentate fino a 202,75±2,18 mC×cm -2 e 6,53±0,16 mC×cm -2 , rispettivamente.
IrOx lo strato aderiva saldamente ai nanocristalli di Pt, dimostrando una solida stabilità cronica sotto elettrostimolazione continua per 1×10 8 cicli.
Altri candidati come Pt nanocone e Pt leaf nanostructures combinati con lo stesso contenuto di IrOx ha anche dimostrato prestazioni elettriche significativamente migliorate per gli elettrodi neurali.
In particolare, i rivestimenti così preparati hanno mostrato una buona biosicurezza e una promettente attività elettrocatalitica verso la reazione di evoluzione dell'ossigeno in 0,5 M H2 SO4 .
IrOx ha contribuito a ridurre la pendenza di Tafel del fiore di Pt da 162,9 mV×dec -1 a 41,1 mV×dec -1 drasticamente, anche con un'ottima durabilità dopo la prova cronoamperometrica.
Inoltre, dopo 48 ore di coltura, la copertura superficiale di Escherichia coli su IrOx L'elettrodo fiore /Pt era molto inferiore a quello dell'elettrodo Pt planare, il che ha confermato la sua potenziale capacità antibatterica.
"La strategia può essere applicata nell'interfaccia neurale, nell'ossidazione dell'acqua, nell'inquinamento anti-biologico e dovrebbe essere utilizzata nella bioelettronica flessibile e nell'accumulo di energia come protesi neurali, elettrodi di stimolazione/registrazione efficienti e biorilevamento e altre applicazioni pratiche", ha affermato Il dottor Zeng Qi, il primo autore di questo studio. + Esplora ulteriormente
