Schéma de principe de l'application. Crédit :SIAT
Des dispositifs invasifs et implantables ont été appliqués dans des prothèses neurales pour diagnostiquer ou traiter des maladies. Les électrodes neurales sont un pont clé entre les tissus internes et les dispositifs externes.
Récemment, l'équipe du professeur Wu Tianzhun de l'Institut de technologie avancée de Shenzhen (SIAT) de l'Académie chinoise des sciences a proposé une nouvelle stratégie de revêtement qui peut améliorer les performances des électrodes neurales.
L'étude a été publiée dans Advanced Materials Interfaces comme couverture.
La miniaturisation et l'intégration des électrodes neurales fourniront une plus grande efficacité de stimulation/enregistrement électrique dans la pratique clinique. Cependant, l'impédance d'interface est extrêmement élevée avec la taille réduite de l'électrode, ce qui réduit considérablement sa capacité de stockage et d'injection de charge, et limite ainsi son application pratique.
Sur la base des considérations ci-dessus, le groupe du professeur Wu a développé des nanomatériaux de platine (Pt) et d'iridium (Ir) dans leurs travaux précédents pour améliorer efficacement les performances électriques et l'efficacité de la stimulation en raison de leurs excellentes propriétés électriques et catalytiques, ainsi que d'une stabilité et d'une biocompatibilité supérieures. .
Dans cette étude, les chercheurs ont développé un nanocristal de Pt en forme de fleur avec une surface élevée intensive comme couche intermédiaire pour accumuler un IrOx à faible teneur avec une adhérence améliorée, montrant un effet multiplicateur.
Par rapport à une électrode Pt nue de même taille, l'impédance de IrOx La microélectrode revêtue de fleur de /Pt à 1 kHz était en baisse à ≈2 kΩ, avec une réduction de 94,23 %. La capacité de stockage de charge cathodique et la capacité d'injection de charge correspondantes ont été augmentées jusqu'à 202,75 ± 2,18 mC × cm -2 et 6,53±0,16 mC×cm -2 , respectivement.
IrOx couche adhérant étroitement aux nanocristaux de Pt, démontrant une stabilité chronique robuste sous électrostimulation continue pendant 1 × 10 8 cycles.
D'autres candidats tels que le nanocône de Pt et les nanostructures de feuilles de Pt combinées avec la même teneur en IrOx ont également démontré des performances électriques considérablement améliorées pour les électrodes neurales.
Notamment, les revêtements tels que préparés présentaient une bonne biosécurité et une activité électrocatalytique prometteuse vis-à-vis de la réaction de dégagement d'oxygène dans 0,5 M H2 SO4 .
IrOx a contribué à réduire la pente de Tafel de la fleur de Pt de 162,9 mV×dec -1 à 41,1 mV×déc -1 de manière drastique, également avec une excellente durabilité après test de chronoampérométrie.
De plus, après 48 heures de culture, la couverture de surface d'Escherichia coli sur IrOx /Pt fleur électrode était beaucoup plus faible que celle de l'électrode planaire Pt, ce qui a confirmé sa capacité antibactérienne potentielle.
« La stratégie peut être appliquée dans l'interface neurale, l'oxydation de l'eau, la pollution anti-biologique, et devrait être utilisée dans la bioélectronique flexible et le stockage d'énergie tels que les prothèses neurales, les électrodes de stimulation/enregistrement efficaces et la biodétection, et d'autres applications pratiques », a déclaré Dr Zeng Qi, le premier auteur de cette étude. La nouvelle stratégie proposée offre une électrode neurale flexible et intelligente à haute efficacité
