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  捕捉大腦動態需要穩固且高性能的神經接口。聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)是一種綜合性能優異的神經界面材料，但PEDOT與電極基底的弱粘附性影響了其可靠性和實際應用。化學改性的EDOT衍生物，如羧基、乙烯基、醛基和胺基功能化的EDOT衍生物，已被證明可以增強PEDOT在電極基底上附著力。但其導電性變差，從而嚴重影響了化學改性PEDOT神經電極的電化學性能。因此開發兼具優良電性能和強粘附性能的界面材料是該領域急需解決的挑戰性工作。

  華中科技大學羅志強教授、中科院深圳先進技術研究院李驍健教授等人利用聚吲哚衍生物的優點，開發了一種具有優異導電性能的聚(5-硝基吲哚)(PIN-5NO₂)作為粘附界面層，以增強PEDOT與金屬電極的粘附。一方面5-硝基吲哚可通過電聚合制備具有優良電性能的共軛PIN-5NO₂。另一方面聚合過程中5-硝基吲哚中的硝基還原而成的氨基可通過電接枝，與金(Au)電極基底形成強的附著力。以PIN-5NO₂作為導電粘附界面層，Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極表現出優異的電化學性能及機械性能穩定性。Au/PIN-5NO₂/PEDOT修飾ECoG器件的體內評估顯示了捕獲大腦神經動力學的卓越能力。該策略為構建穩固的高性能神經界面提供了新思路。該研究以題為 “Poly(5-nitroindole) Thin Film as Conductive and Adhesive Interfacial Layer for Robust Neural Interface”的論文發表在《Advanced Functional Materials》上。

圖1.利用PIN-5NO₂作為導電粘附界面材料實現穩固的高性能神經界面。a)放置在小鼠大腦表面的基于Au/PIN-5NO₂/PEDOT神經界面的網狀ECoG器件，用于捕捉大腦動力學。b)Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極構建流程c)電聚合結合電接枝制備PIN-5NO₂導電黏附界面層的機理。

圖2.Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極的電化學性能和機械性能穩定性。a)Au/ PIN-5NO₂/PEDOT電極材料的掃描電鏡圖像（橫截面）。b)-d）PIN-5NO₂對Au/ PIN-5NO₂/PEDOT電極材料電化學性能的影響。e) Au/PIN-5NO₂電極、Au/PEDOT電極和Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極超聲處理30min前后的照片。f)超聲處理30min前后電極上剩余材料比率。g) Au/PEDOT電極和Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極的剝離強度。h)超聲處理前后Au/PIN-5NO₂電極、Au/PEDOT電極和Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極的阻抗譜及（j）1kHz的阻抗值。

  Au/PIN-5NO₂/PEDOT展現出三層結構，通過對比超聲前后Au/PIN-5NO₂/PEDOT及Au/PEDOT電極的機械性能及電化學性能，證實由于PIN-5NO₂良好的導電性及界面粘附性，其對Au/PIN-5NO₂/PEDOT電極材料的電化學性能及機械性能穩定性都有顯著提升作用。

圖3.利用Au/PIN-5NO₂/PEDOT微電極體內記錄小鼠大腦皮層電信號（ECoG）。a)64通道Au/PIN-5NO₂/PEDOT修飾ECoG器件放置在小鼠大腦表面的圖片。b)急性植入64通道Au/PIN-5NO₂/PEDOT修飾ECoG（微電極面積為706.5 μm2）器件捕獲的ECoG原始信號。c)與(b)相同，但使用的是商業ECoG微電極，其面積為1962.5μm2。d) Au/PIN-5NO₂/捕獲的ECoG低頻(下)和高頻(上)頻譜圖。e)與(d)相同，但使用的是商業ECoG微電極。f) Au/PIN-5NO₂/PEDOT微電極在拂動胡須過程中捕獲ECoG信號的相應頻譜圖。

  與商用電極相比，基于Au/PIN-5NO₂/PEDOT的ECoG器件在高頻（>54 Hz）拾取具有相對較大的強度，使用較小電極 Au/PIN-5NO₂/PEDOT微ECoG器件可以捕獲更多的腦部狀態信息。Au/PIN-5NO₂/PEDOT ECoG器件可以高質量收集外部刺激條件下（撥動小鼠胡須）所引起的約40-100 Hz頻段的ECoG信號振蕩。

  以上相關成果分別發表在 Advanced Functional Materials (Adv. Funct. Mater. 2021, 2105857)上。論文的第一作者為華中科技大學博士生楊明，通訊作者為華中科技大學羅志強教授，共同通訊作者為中科院深圳先進技術研究院李驍健教授。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202105857