研究人员开发用于神经接口的软金纳米线

  • 发布时间:2024-08-07 17:02:19 来源:
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导读 金并不容易变成细长的线。但瑞典林雪平大学的研究人员现在已经成功制造出金纳米线,并开发出可以连接到神经系统的软电极。这些电极像神经一...

金并不容易变成细长的线。但瑞典林雪平大学的研究人员现在已经成功制造出金纳米线,并开发出可以连接到神经系统的软电极。这些电极像神经一样柔软,可拉伸且导电,预计可在体内持续很长时间。

有些人有“金子般的心”,那么为什么不能有“金子般的神经”呢?未来,这种贵金属可能可以用于软接口,将电子设备连接到神经系统,用于医疗目的。

这种技术可用于缓解癫痫、帕金森病、瘫痪或慢性疼痛等疾病。然而,创建一个电子设备与大脑或神经系统其他部分相连接的接口却带来了特殊的挑战。

“电子器件中使用的传统导体是金属,它们非常坚硬且刚性。神经系统的机械特性更像是软果冻。为了获得准确的信号传输,我们需要非常接近相关的神经纤维,但由于身体不断运动,实现坚硬物体与柔软易碎物体之间的紧密接触成为一个问题,”领导这项研究的林雪平大学有机电子实验室材料科学教授KlasTybrandt说道。

因此,研究人员希望制造出导电性良好、机械性能与人体柔软度相似的电极。近年来,多项研究表明,软电极对组织的损伤不像硬电极那么大。

在目前的研究中,林雪平大学的一组研究人员开发出了金纳米线(比头发细一千倍),并将其嵌入弹性材料中,以创建柔软的微电极。论文《可拉伸组织状金纳米线复合材料,具有长期稳定性,可用于神经接口》发表在《Small》杂志上。

“我们成功地将金纳米线与非常柔软的硅橡胶相结合,制成了一种新的、更好的纳米材料。通过将它们结合起来,我们得到了一种导电性高、非常柔软、由与人体功能相容的材料制成的导体,”KlasTybrandt说道。

硅橡胶用于医疗植入物,例如乳房植入物。软电极还含有金和铂,这些金属在临床医疗设备中很常见。

然而,制造又长又窄的金纳米结构非常困难。迄今为止,这一直是一大障碍,但研究人员现在想出了一种制造金纳米线的新方法。他们使用银纳米线来实现这一点。

由于银具有独特的性质,使其成为制造研究人员所追求的纳米线的极佳材料,因此它被用于一些可拉伸的纳米材料。银的问题在于它具有化学反应性。就像银餐具在表面发生化学反应时会随着时间的推移而变色一样,纳米线中的银会分解,从而导致银离子泄漏。当银离子浓度足够高时,它会对我们有。

当KlasTybrandt研究小组的博士生LauraSeufert致力于寻找合成或“生长”金纳米线的方法时,她想出了一种开辟新可能性的新方法。

起初,纳米线的形状很难控制。但后来她发现了一种可以制作出非常光滑的纳米线的方法。她没有从头开始制作金纳米线,而是从纯银制成的细纳米线开始。

“由于可以制造银纳米线,我们利用这一点,使用银纳米线作为模板,在上面生长金。该工艺的下一步是去除银。完成后,我们得到一种含金量超过99%的材料。所以,制造狭长的金纳米结构有点棘手,”KlasTybrandt说。

研究人员与林雪平大学生物医学和临床科学系的SimonFarnebo教授合作,证明柔软而有弹性的微电极可以刺激大鼠神经并捕捉来自神经的信号。

在将软电子器件嵌入人体的应用中,材料必须能够长期使用,最好是终身使用。研究人员对新材料的稳定性进行了测试,并得出结论,它至少可以使用三年,这比迄今为止开发的许多纳米材料都要好。

目前,研究团队正致力于改进这种材料,制造出更小、能够与神经细胞更紧密接触的不同类型的电极。

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