高性能氧化铱/铂纳米锥复合镀层提高神经电极电刺激性能

本文摘要：近日，中国科学院深圳先进设备技术研究院医工所微纳中心研究员吴天准及其研究团队顺利研发出有一种具备纳米结构的高性能水解铱／铂纳米锥填充镀层。这种高性能填充镀层有效地解决问题了随着电极阵列简化和集成化带给的高电化学电阻、较低电荷存储能力及较低电荷流经能力的问题，并明显提升了神经电极的电刺激性能。

近日，中国科学院深圳先进设备技术研究院医工所微纳中心研究员吴天准及其研究团队顺利研发出有一种具备纳米结构的高性能水解铱／铂纳米锥填充镀层。这种高性能填充镀层有效地解决问题了随着电极阵列简化和集成化带给的高电化学电阻、较低电荷存储能力及较低电荷流经能力的问题，并明显提升了神经电极的电刺激性能。涉及研究成果ElectrodepositedIridiumOxideonPlatinumNanoconesforImprovingNeuralStimulationMicroelectrodes（《铂纳米锥形上电沉积水解铱在提高神经性刺激电极中的应用于》）已在线公开发表于电化学期刊ElectrochimicaActa。

同时该工作的阶段性成果被IEEENEMS2017收录于，并获奖最佳会议海报奖（Finalistofbestconferenceposteraward）。神经性刺激／记录电极普遍应用于神经生理、脑科学研究等生命科学领域，如仔细观察神经不道德或化疗失聪、失明、帕金森症等神经障碍。为给临床获取更高的电性刺激／记录效率，神经性刺激／记录电极于是以朝着集成化和微型化的方向发展，从而带给了电极电阻减少、电容减少等性能问题，相当严重减少了微电极的安全性性刺激效率。目前，在不减少电极几何尺寸的情况下，通过微电极表面标记方法获得的镀层皆无法符合较低电阻、低电荷存储能力、低电荷流经能力以及长年稳定性的指标。

基于上述考虑到，在人造视网膜项目带头人MarkS．Humayun的指导建议下，吴天准及其团队成员曾齐、夏凯、孙滨等人顺利研发出有一种具备纳米结构的高性能水解铱／铂纳米锥填充镀层。从提高电极稳定性及性刺激效率的角度抵达，通过在微电极表面引进一层铂纳米锥作为水解铱镀层与铂基体的中间黏附层，随后再行较慢沉积一层具备低电容特性的水解铱。其中，铂纳米锥形结构具备类似优势，一方面，三维的纳米锥形结构可获取很大的表面积容纳水解铱，从而防止了水解铱在沉积过程中过分密集；另一方面，三维的纳米锥形结构有效地提高了水解铱与铂基体之间的结合力，不利于提升电极镀层的长年稳定性，对后期微电极阵列的长年植入有效地具备很好的促进作用。研究结果表明，所取得的高性能水解铱／铂纳米锥填充镀层具备2．45kΩ·cm2的较低电阻，其阴极电荷存储能力高达22．29mC·cm-2，比起铂基体减小了6倍多。

此外，该填充镀层在经过了1小时的成像波动或多达1．7＊107次的电脉冲性刺激后，都能维持较平稳的电阻和阴极电荷存储量，表明出有了良好的机械稳定性和电化学稳定性。该研究成果有效地解决问题了现有技术短板，可操作性强劲，对微电极表面标记材料的研发和以人造视网膜为代表的神经电极性刺激／记录具备最重要指导意义，未来将会普遍应用于神经假体和高效性刺激／记录电极等领域。

上述研究获得了国家自然科学基金、广东省创意创业团队、深圳市孔雀团队等项目的资助。

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