摘要:材料化学和工程的进步为多功能神经接口奠定了基础,这些接口涵盖从单个神经元到神经网络、神经组织和完整神经系统的长度尺度。这些技术利用传感和神经调节中的电气、电化学、光学和/或药理学模式进行神经科学研究的基础研究,并有可能作为监测和治疗神经退行性疾病以及康复患者的途径。本综述总结了化学在这一研究领域的重要作用,重点介绍了最近发表的结果和发展趋势。重点是使材料能够用于各种设备构造,包括它们在通过 3D 打印、自折叠和机械引导组装形成的 3D 生物电子框架中的最新应用。结论部分强调了关键挑战和未来方向。
脑类器官是模拟大脑某些三维 (3D) 细胞结构和功能方面的重要模型。能够记录和刺激电生细胞活动的多电极阵列 (MEA) 为研究脑类器官提供了显著的潜力。然而,传统的 MEA 最初是为单层培养而设计的,记录接触面积有限,仅限于 3D 类器官的底部。受脑电图帽形状的启发,我们开发了用于类器官的微型晶圆集成 MEA 帽。光学透明的外壳由自折叠聚合物小叶和导电聚合物涂层金属电极组成。通过力学模拟指导的微型胶囊聚合物小叶的可调折叠,可以实现对不同大小的类器官进行多功能记录,并且我们验证了对 400 至 600 m 大小的类器官进行长达 4 周的电生理记录以及对谷氨酸刺激的反应的可行性。我们的研究表明,3D 壳 MEA 为高信噪比和 3D 时空脑类器官记录提供了巨大潜力。