混合导电聚合物薄膜促进体外神经生长与神经-电极整合研究

针对神经电极与组织界面机械失配导致的电荷传递效率下降问题，研究人员通过电沉积构建聚苯胺(PANI)-聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)杂化导电聚合物薄膜，显著提升电极活性表面积(19.9 mC/cm2)、降低阻抗(165±6 Ω@1kHz)，并证实该材料可促进胚胎中脑神经元体外黏附与轴突生长，为开发长期稳定的神经接口提供了新策略。

　　

随着全球老龄化加剧，癫痫、帕金森病等神经系统疾病发病率持续攀升，电刺激疗法因其精准调控神经活动的特性成为研究热点。然而传统金属电极与柔软脑组织间的"硬-软"机械失配，往往引发界面瘢痕形成，导致电荷传递效率断崖式下降——这个"电极-组织不相容"的难题如同横亘在神经修复之路上的天堑。更棘手的是，现有导电聚合物如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)虽能改善导电性，但其致密结构却阻碍了神经细胞的三维整合；而聚苯胺(PANI)虽支持神经再生，却在生理pH下导电性骤降。这种"导电性-生物相容性不可兼得"的困境，呼唤着新一代智能神经界面材料的诞生。

来自波兰国家科学中心和爱尔兰科学基金会的跨国团队在《Bioelectrochemistry》发表突破性研究，他们巧妙运用"分子拼图"策略，通过电化学共沉积将PANI与PEDOT编织成杂化导电网络。这种材料不仅继承了两者的优势特性，更产生了"1+1>2"的协同效应：PANI的纤维状拓扑结构为神经元搭建了"攀爬支架"，而PEDOT则构建起高速导电"信息公路"。令人振奋的是，该团队成功实现了三大突破——电极活性表面积提升至19.9 mC/cm²，阻抗降至165±6 Ω（1kHz时），更重要的是首次证实这种杂化薄膜能引导胚胎中脑神经元完美实现"电极安家"，为破解神经接口的长期稳定性难题提供了金钥匙。

研究团队采用三项核心技术：1）循环伏安法(CV)在铂电极上可控沉积PANI/PEDOT杂化薄膜；2）电化学阻抗谱(EIS)评估界面特性；3）大鼠胚胎腹侧中脑细胞培养模型验证神经相容性。通过精准调控聚合电位（PANI:0.9V vs Ag/AgCl，PEDOT:1.3V），成功构建出具有分级孔隙结构的双聚合物网络。

【Fabrication of poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and polyaniline (PANI)-based coatings】
采用三电极体系电聚合，PANI在0.5M H₂SO₄中形成特征性氧化还原峰(A/A′:0.2V, B/B′:0.5V, C/C′:0.8V)，PEDOT在0.01M EDOT+0.1M LiClO₄中产生典型 nucleation-loop 成环现象，二者交替沉积形成互穿网络。

【Electrodeposition of conducting polymers】
CV分析揭示PANI-PEDOT杂化膜具有独特的三阶段氧化还原行为，电容值达19.9 mC/cm²，较纯PEDOT提升47%。接触角测试显示适度亲水性（49±7°），这种"既不太湿也不太干"的表面特性恰好满足神经细胞黏附需求。

【Conclusion】
研究开创性地证明PANI-PEDOT杂化策略能同时优化电极的电化学性能与神经整合能力。其纤维状拓扑结构模拟天然细胞外基质，而双聚合物导电网络实现了生理pH下的稳定电荷传递。特别值得注意的是，该材料使电极阻抗降低约两个数量级，这意味着植入设备将大幅降低能耗——对于需要终身使用的脑深部刺激器(DBS)而言，这项突破可能使电池寿命从3年延长至10年。这项研究为开发下一代"能思考、会愈合"的智能神经假体奠定了材料基础，或将改写神经退行性疾病的治疗范式。