光电极的改变减少了对脑组织的损伤，改善了神经研究

研究人员开发了一种组装光电极的技术，这种技术看起来可以提供最好的硅基电极和聚合物基电极。科学家们证明，通过从探针尖端下方移除坚硬的硅材料，可以有效地制造出半柔性发光电极。由此产生的设备可以以高分辨率研究脑深部组织，以记录单个神经细胞的信号，并使用最先进的技术（如光波导）刺激小群神经元。

　　

劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的研究人员开发了一种组装光电极的技术，有望两全其美。在AIP出版的《真空科学与技术B》杂志上，科学家们证明了通过去除探针尖端下的硬硅材料，可以有效地制造出半柔性发光电极。

这种被称为“光电极”的装置能够以高分辨率研究大脑深层组织，以记录单个神经细胞的信号，并利用光波导等先进技术刺激小组神经元。

“在大脑中植入聚合物探针具有挑战性，但我们已经开发了一种非常简单的制造技术来解决这个问题，”作者Vittorino Lanzio说。“插入它们的难度较小，因为它们不需要粘在硅或钨梭上，这增加了插入过程中设备的足迹。”

目前，光电极只在实验动物中短期使用。尽管新电极是朝着更好的生物相容性迈出的重要一步，但要使电极长期应用于人类，还需要更多的开发。

即使是在休息的时候，呼吸的微小运动和血液流动的脉冲也会微妙地刺激大脑。微小的变化会破坏电极的性能并损伤大脑结构。这些损伤会提醒阻碍电极功能的免疫细胞。

“大脑的一致性甚至比果冻更松软，”作者斯特凡诺·卡布里尼(Stefano Cabrini)说。

光电电极由氧化玻璃和氮化物组成，氮化物最初结合在硅上。该团队使用纳米蚀刻技术去除器件插入区域下方的硅。

该团队通过在老鼠身上的实验测试了该装置，并发现这种半柔性装置，它将64个独立电极和高密度光电子包裹在一个显著更小的横截面区域内，可以不使用硅或钨梭而插入老鼠的大脑。

研究人员希望，随着该领域的发展，神经科学家将这种新设备投入使用，并将更多的功能整合到电极中，比如将化学物质送入大脑的微流体。

Journal Reference:

1. Vittorino Lanzio, Vanessa Gutierrez, John Hermiz, Kristofer Bouchard, Stefano Cabrini. Neural optoelectrodes merging semiconductor scalability with polymeric-like bendability for low damage acute in vivo neuron readout and stimulation. Journal of Vacuum Science & Technology B, 2021; 39 (6): 063001 DOI: 10.1116/6.0001269