??迄今為止，神經(jīng)系統(tǒng)疾病仍然是一個相對棘手的問題，隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展，在腦部植入電極的想法逐漸受到關(guān)注和研究。在人體長期植入的微電極能夠與神經(jīng)系統(tǒng)相互聯(lián)系。理想狀態(tài)下，一個功能性微電極與一個單獨(dú)的神經(jīng)元相連接從而記錄生理信號，同時傳輸大量的電荷使神經(jīng)組織去極化，使其作出相應(yīng)的響應(yīng)。

這種雙向有效的電極和神經(jīng)系統(tǒng)之間的連接需要電極具有一定的柔韌性和較低的阻抗，同時尖端尺寸與單個神經(jīng)元的尺寸相匹配（直徑<50 μm且?guī)缀伪砻娣e<2000 μm2）。

伍倫貢大學(xué)的Gordon Wallace教授和新南威爾士大學(xué)的Rouhollah Jalili教授合作，通過濕法紡絲制備多孔氧化石墨烯纖維，凝固浴中含有次磷酸，在紡絲的同時將氧化石墨烯纖維還原成石墨烯纖維（GF），且不犧牲纖維的柔性和機(jī)械性能。然后通過濺射鍍膜法在纖維表面鍍一層200 nm厚的鉑（Pt）層，提高纖維的電性能。最后在最外層修飾一層絕緣層聚對二甲苯（PC），冷凍切割后，只有纖維兩端是電化學(xué)活性位點(diǎn)，制備示意圖如圖1所示。

圖1 石墨烯-鉑微電極的制備和皮質(zhì)內(nèi)的植入示意圖

作者制備的石墨烯-鉑微電極纖維具有較好的柔韌性，當(dāng)修飾有鉑和絕緣層后，纖維兩端仍能保持多孔結(jié)構(gòu)，有利于提高材料靈敏度和電荷注入能力，同時降低材料阻抗。鉑的引入明顯提升了纖維的電性能，與未改性的石墨烯纖維相比，電荷儲存容量為946 ± 140 mC cm?2，提高了兩個數(shù)量級，電荷注入能力提升兩倍，且這種石墨烯-鉑電極材料的電性能和信噪比也明顯高于之前報道的電極材料，實現(xiàn)了比較大的突破。

圖2 (a)石墨烯纖維具有較好的柔性并能夠打結(jié), 直徑為(b)40 μm (GF-Pt-40)和(c)20 μm (GF-Pt-20)的石墨烯纖維的SEM照片, (d)石墨烯纖維的高倍SEM照片, (e)石墨烯纖維的電阻系數(shù)與鉑層厚度及纖維長度的關(guān)系, (f-h)GF-40, GF-Pt-40和GF-Pt-PC-40的SEM照片, GF-Pt-40的截面(i, j)和端部(k, l)的SEM照片。

為了測試制備的微電極的實用前景，作者將單根微電極（圖3a）和四根組合微電極（圖3b）植入到成年鼠的大腦皮層中，并對老鼠的神經(jīng)信號進(jìn)行記錄。在記錄過程中，電化學(xué)信號較為穩(wěn)定。但是當(dāng)四根不同長度的電極組合同時植入的時候，NO.4電極過短不能進(jìn)入大腦，其中進(jìn)入大腦的三個電極中，NO.1和NO.2電極都具有電活性，進(jìn)一步說明制備的微電極具有能夠分別和兩個甚至多個單獨(dú)的神經(jīng)元連接的潛力。

圖3 (a)體內(nèi)植入微電極的照片, (b)四根微電極組合的照片,(c)四根微電極的CV曲線, (d)植入皮質(zhì)層1.5 mm深度的兩根微電極NO.1和NO.2的電信號,(e)植入電極10 min內(nèi)記錄的電信號。

作者在該工作中只利用制備的微電極進(jìn)行了較短時間的監(jiān)測，得到了較好的結(jié)果，但是為了能將材料實際應(yīng)用于臨床，還需要對材料的長期活性進(jìn)行測試，因此，作者在文末指出，下一步工作將會研究微電極在體內(nèi)的長期活性及穩(wěn)定性能。

該工作發(fā)表在Advanced Materials。

全文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201805867