中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所和深港腦科學創新研究院的魯藝團隊在《ACS應用材料與界面》雜志上發表了一項重要的研究成果。該團隊研發了一種導電聚合物-水凝膠界面，具有獨特的網際互穿結構，這一創新顯著提高了植入式神經電極的長期穩定性和性能。這項研究為研究人員提供了關鍵工具，可用于精確解析和調控神經環路功能。

植入式神經微電極被認為是內部生物和外部設備之間信息交換的橋梁。結合光遺傳學等新型調制技術，它為腦功能解剖提供了一種高度精確的方法。然而，實現長期有效和穩定的微電極來探索自由行為動物特定神經元的電生理特征仍然是一個巨大的挑戰。

為了解決這一問題，通過水凝膠支架預涂層和電化學聚合工藝制備了聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸鹽)/聚(乙烯醇)(PEDOT/PSS/PVA)互穿導電聚合物網絡(ICPN)，以提高神經微電極的性能。與純聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸鹽)(PEDOT/PSS)膜相比，ICPN膜具有強大的界面附著力、顯著降低的電化學阻抗、優越的機械性能和更好的電化學穩定性，這可能歸因于ICPN的三維(3D)多孔微觀結構。

觀察海馬神經元和大鼠嗜鉻細胞瘤細胞(PC12細胞)在ICPN上的粘附和神經突的生長，表明生物相容性增強。此外，組織病理學和電生理學研究分別證實，電極-神經組織界面的組織反應得到緩解，記錄信號質量得到改善。由于這些優點，在體內進行了光遺傳調節和電生理記錄，并顯示了海馬谷氨酸能神經元對行為的抗焦慮作用。本研究證明了ICPN修飾的神經植入物在體內應用的有效性和優勢。

意義：

這項研究發現，制備的PEDOT/PSS/PVA導電聚合物-水凝膠膜具有三維多孔結構，能夠有效地抵消在反復的電荷傳輸過程中產生的膜形變，從而提高了其電化學穩定性。此外，該膜具有較低的楊氏模量和較高的可拉伸性，具備出色的機械穩定性。此導電聚合物-水凝膠膜還具有較低的電化學阻抗、較高的電容性和良好的生物相容性，因此被認為是一種理想的神經電極界面材料。

進一步的實驗表明，PEDOT/PSS/PVA導電聚合物-水凝膠膜在長期使用后顯著提高了電生理信號的穩定性。該研究為神經電極界面技術的發展提供了新的可能性，有望用于神經環路的功能研究和腦機接口研究，同時也可能在神經精神疾病的診療中發揮作用。