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用于脑机接口的人类皮层植入犹他电极阵列的外植体分析
目前正在开发脑机接口，以恢复因受伤或疾病而瘫痪的人的运动能力。虽然治疗潜力巨大，但接口的长期稳定性对于广泛的临床应用至关重要。虽然许多因素都会影响记录和刺激性能，包括电极材料稳定性和宿主组织反应，但这些因素尚未在人体植入物中进行研究。在这项临床研究中，我们试图通过外植体分析来表征材料完整性和生物组织封装，以确定影响电生理性能的因素。我们检查了从参与皮层内 BCI 研究的两名人类参与者身上移植的总共六个犹他阵列。在一名参与者 (P1) 体内植入了两个铂 (Pt) 阵列 980 天，在另一名参与者 (P2) 体内植入了两个 Pt 和两个氧化铱 (IrOx) 阵列 182 天。我们观察到，所有六个阵列的记录质量都呈现出相似的趋势，即在最初 30 – 40 天内峰峰值电压最初增加，随后在 P1 中逐渐下降。使用光学和双光子显微镜，我们观察到在参与者 P1 中植入较长时间的两个阵列的组织包裹程度更高。然后，我们使用扫描电子显微镜和能量色散 X 射线光谱来评估材料退化。发现 Pt 阵列的所有材料退化指标在植入时间较长的参与者中更为明显。两个 IrOx 阵列接受了短暂的调查刺激，其中一个阵列显示大多数受刺激部位的铱丢失。记录性能似乎不受这种铱损失的影响，这表明 IrOx 涂层的附着力可能受到刺激的影响，但金属层直到或之后才脱落阵列移除。总之，植入时间较长的阵列中组织包裹和材料降解更为明显。此外，这些阵列的信号幅度和阻抗也较低。应开发新的生物材料策略，以最大限度地减少纤维包裹并增强材料稳定性，以实现较长植入期内的高质量记录和刺激。
ALD 涂层介孔铱钛混合氧化物
使用聚合物电解质膜 (PEM) 进行电解的前景十分光明。[4,5] 缺点是，发生在阳极的氧析出反应 (OER) 表现出缓慢的动力学，因此妨碍了高效的整体电化学水分解。[5,6] 大规模电解需要价格实惠且活性高的电催化剂。[7] Ir-[8–10] 和 Ru-[11,12] 材料在酸性电解质中表现出最高的催化 OER 活性。由于其更高的稳定性，Ir-基催化剂代表了最先进的阳极材料。 [8,13,14] 为了提高活性贵金属的利用率，人们尝试了不同的方法，如将 IrOx 与地球上储量丰富的金属氧化物（TiO2、[15] Ta2O5、[16] SnO2[17]）合金化，将 IrOx 以纳米晶体的形式分散在高表面积载体材料上（Sb 掺杂的 SnO2[18]），或通过模板工艺引入明确的纳米结构。[10,19] 然而，在添加绝缘过渡金属氧化物（如 TiO2[20] 或 Ta2O5）后，电导率经常会下降。[21] 至于载体材料的稳定性，掺杂已被证明可以提高耐腐蚀性，但大多数载体材料在酸性下稳定性较差。 [22] 感兴趣的读者可以参阅 Maillard 等人撰写的一篇综合评论。[23]
ALD 涂层介孔铱钛混合氧化物
使用聚合物电解质膜 (PEM) 进行电解的前景十分光明。[4,5] 缺点是，发生在阳极的氧析出反应 (OER) 表现出缓慢的动力学，因此妨碍了高效的整体电化学水分解。[5,6] 大规模电解需要价格实惠且活性高的电催化剂。[7] Ir-[8–10] 和 Ru-[11,12] 材料在酸性电解质中表现出最高的催化 OER 活性。由于其更高的稳定性，Ir-基催化剂代表了最先进的阳极材料。 [8,13,14] 为了提高活性贵金属的利用率，人们尝试了不同的方法，如将 IrOx 与地球上储量丰富的金属氧化物（TiO2、[15] Ta2O5、[16] SnO2[17]）合金化，将 IrOx 以纳米晶体的形式分散在高表面积载体材料上（Sb 掺杂的 SnO2[18]），或通过模板工艺引入明确的纳米结构。[10,19] 然而，在添加绝缘过渡金属氧化物（如 TiO2[20] 或 Ta2O5）后，电导率经常会下降。[21] 至于载体材料的稳定性，掺杂已被证明可以提高耐腐蚀性，但大多数载体材料在酸性下稳定性较差。 [22] 感兴趣的读者可以参阅 Maillard 等人撰写的一篇综合评论。[23]
设计和表征可植入电子设备的生物相容性包装概念
摘要描述了用于植入电子系统的生物相容性包装过程，将生物相容性和密封性与极端微型化结合在一起。在总包装序列的第1阶段中，所有芯片均已封装，以实现双向扩散屏障，防止体液将体液浸入包装中，从而导致腐蚀，并防止Cu（例如CU）（例如Cu扩散到体内），这会导致各种不良影响。对于成本效益，这种密封芯片密封是通过标准清洁室（CR）制造技术的修改作为晶圆级的后处理步骤进行的。众所周知的导电和绝缘Cr材料在其生物相容性，扩散屏障特性和对腐蚀的敏感性方面进行了研究。在包装过程的第2阶段中，最终设备的所有芯片均应进行电连接，并使用例如金或铂的生物相容性金属 - 亮液方案。植入后直接与组织直接接触的电极，提出了iRox金属化。设备组件的第3阶段是最终的包装步骤，在此步骤中，所有系统组件（例如电子，被动，蝙蝠等）都将互连。为了提供足够的机械支持，所有这些组件均使用生物相容性弹性体（如PDM）嵌入。