Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity.
Adaptive and multifunctional hydrogel hybrid probes for long-term sensing and modulation of neural activity.
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用于长期感知和调节神经活动的适应性和多功能水凝胶混合探针。
DOI：
10.1038/s41467-021-23802-9
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发表时间：
2021-06-08
影响因子：
16.6
通讯作者：
Anikeeva P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Park S;Yuk H;Zhao R;Yim YS;Woldeghebriel EW;Kang J;Canales A;Fink Y;Choi GB;Zhao X;Anikeeva P
为了理解渐进式神经生理现象的潜在机制，神经接口应该在较长时间内与脑回路双向相互作用。然而，这种界面仍然受到异物反应的限制，这种反应源于探针和神经组织之间的化学-机械不匹配。为了应对这一挑战，我们开发了一种多功能传感和驱动平台，该平台由多材料纤维紧密集成在模拟脑组织的软水凝胶基质中组成。这些混合装置具有由水凝胶基质的水化状态决定的自适应弯曲刚度。这使得它们能够直接插入大脑深部区域，同时最大限度地减少植入后与大脑微运动相关的组织损伤。水凝胶混合装置允许电生理学、光遗传学和行为学研究神经回路，最小的异物反应，并在植入后6个月内跟踪自由移动小鼠稳定的分离单个神经元电位。用于实验研究的神经探针会造成组织损伤。在这里，作者描述了一种具有自适应弯曲刚度的水凝胶结构的探针，使其能够插入啮齿动物的大脑，同时最大限度地减少组织损伤。
To understand the underlying mechanisms of progressive neurophysiological phenomena, neural interfaces should interact bi-directionally with brain circuits over extended periods of time. However, such interfaces remain limited by the foreign body response that stems from the chemo-mechanical mismatch between the probes and the neural tissues. To address this challenge, we developed a multifunctional sensing and actuation platform consisting of multimaterial fibers intimately integrated within a soft hydrogel matrix mimicking the brain tissue. These hybrid devices possess adaptive bending stiffness determined by the hydration states of the hydrogel matrix. This enables their direct insertion into the deep brain regions, while minimizing tissue damage associated with the brain micromotion after implantation. The hydrogel hybrid devices permit electrophysiological, optogenetic, and behavioral studies of neural circuits with minimal foreign body responses and tracking of stable isolated single neuron potentials in freely moving mice over 6 months following implantation. Neural probes for experimental studies can cause tissue damage. Here the authors describe a probe incorporated with a hydrogel structure for adaptive bending stiffness to enable insertion to the rodent brain while minimising tissue damage.
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碳纤维微电极阵列的慢性体内稳定性评估。
影响因子：
4
作者：
Patel PR;Zhang H;Robbins MT;Nofar JB;Marshall SP;Kobylarek MJ;Kozai TD;Kotov NA;Chestek CA
通讯作者：
Chestek CA
影响因子：
38.3
作者：
Liu J;Fu TM;Cheng Z;Hong G;Zhou T;Jin L;Duvvuri M;Jiang Z;Kruskal P;Xie C;Suo Z;Fang Y;Lieber CM
通讯作者：
Lieber CM
DOI：
10.3389/fneng.2013.00006
发表时间：
2013
期刊：
Frontiers in neuroengineering
影响因子：
--
作者：
Richter A;Xie Y;Schumacher A;Löffler S;Kirch RD;Al-Hasani J;Rapoport DH;Kruse C;Moser A;Tronnier V;Danner S;Hofmann UG
通讯作者：
Hofmann UG
影响因子：
56.9
作者：
Minev, Ivan R.;Musienko, Pavel;Lacour, Stephanie P.
通讯作者：
Lacour, Stephanie P.
影响因子：
56.9
作者：
Keplinger, Christoph;Sun, Jeong-Yun;Suo, Zhigang
通讯作者：
Suo, Zhigang