随着科技的进步，神经植入物在医学领域的应用越来越广泛。它们通过电刺激、阻断或记录大脑中的神经信号，帮助科学家研究脑部疾病，并为帕金森病、临床抑郁症等患者提供治疗方案。然而，人体内的环境具有腐蚀性，这对硅基集成电路（IC）的耐久性提出了巨大挑战。为了应对这一问题，荷兰代尔夫特理工大学（Technical University Delft）的研究团队开发了一种创新的解决方案——PDMS弹性体涂层，能够显著延长神经植入物的使用寿命。
这项研究成果发表在《自然通讯》（Nature Communications）上，不仅提升了植入式IC的耐用性，还为生物医学领域带来了更广泛的应用前景。
研究介绍
神经植入物通常包含集成在硅片上的微小电路，这些电路需要足够小且灵活，以适应人体内部的环境。然而，人体内的液体和温度变化对硅材料具有腐蚀作用，导致植入物的性能逐渐下降。为了确保植入物能够在体内长期稳定工作，研究人员必须找到一种有效的保护方法。
代尔夫特理工大学的研究团队由Vasiliki（Vasso）Giagka博士领导，他们发现了一种名为聚二甲基硅氧烷（PDMS）的弹性体材料，可以作为植入物的保护层。PDMS是一种含有硅的聚合物，具有柔软、可拉伸的特点，能够与硅芯片紧密结合，形成一道有效的屏障，防止体液对芯片的腐蚀。
研究方法
研究人员通过加速的体外和体内实验，评估了两种不同制造商生产的芯片在一年内的电气和材料性能。实验中，芯片被部分涂覆了PDMS，形成了两个区域：裸露的硅区域和PDMS涂层区域。随后，芯片被浸泡在高温盐水中，并暴露于直流电环境中。结果显示，PDMS涂层区域的芯片表现出稳定的电气性能，即使直接接触体液也能保持正常工作。而未涂层的裸露区域则出现了明显的降解。
“我们非常惊讶地发现，即使在高温盐水和电流的作用下，微芯片依然能够保持稳定。”该研究的第一作者、博士生Kambiz Nanbakhsh表示。“这表明PDMS涂层在保护芯片方面具有巨大的潜力。”
未来展望
这项研究不仅揭示了PDMS作为植入物保护材料的有效性，还为设计下一代微创脑-机接口和慢性神经科学研究提供了重要的指导。Vasso Giagka博士强调：“我们的研究表明，经过精心设计的裸露硅芯片可以在体内可靠运行数月。通过解决长期可靠性问题，我们为小型化神经植入物的发展打开了新的大门，推动了下一代生物电子设备在临床应用中的进步。”
PDMS涂层的保护作用不仅延长了神经植入物的使用寿命，还为脑-机接口和医疗疗法带来了更持久、更有效的技术路径。Kambiz补充道：“这是一项长期的研究，但我们希望这些结果能够为未来的生物医学应用提供有价值的参考。”
新闻来源：Nature Communications
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