Ett team av forskare från Lawrence Livermore och UC Davis har funnit att täckning av en implanterbar neuralelektrod med nanoporöst guld kan eliminera risken för att ärrvävnad bildas över elektrodens yta.

Teamet visade att nanostrukturen hos nanoporöst guld uppnår nära fysisk koppling av neuroner genom att upprätthålla ett högt yttäckningsförhållande mellan neuron och astrocyter. Nära fysisk koppling mellan neuroner och elektroden spelar en avgörande roll för att registrera den neurala elektriska aktivitetens trohet. Resultaten finns med på omslaget till tidskriften Tillämpade material och gränssnitt .

Neurala gränssnitt (t.ex. implanterbara elektroder eller multipelelektroduppsättningar) har dykt upp som transformativa verktyg för att övervaka och modifiera neural elektrofysiologi, både för grundläggande studier av nervsystemet, och att diagnostisera och behandla neurologiska störningar. Dessa gränssnitt kräver låg elektrisk impedans för att minska bakgrundsbrus och nära elektrod-neuronkoppling för förbättrad inspelningstrohet.

Att designa neurala gränssnitt som upprätthåller nära fysisk koppling av neuroner till en elektrodyta är fortfarande en stor utmaning för både implanterbara och in vitro neurala inspelningselektroduppsättningar. Ett viktigt hinder för att upprätthålla robust neuron-elektrodkoppling är inkapslingen av elektroden av ärrvävnad.

Vanligtvis, lågimpedans nanostrukturerade elektrodbeläggningar är beroende av kemiska signaler från läkemedel eller ytimmobiliserade peptider för att undertrycka bildning av gliaärrvävnad över elektrodytan, vilket är ett hinder för pålitlig neuron-elektrodkoppling.

Dock, teamet fann att nanoporöst guld, produceras genom en legeringskorrosionsprocess, är en lovande kandidat för att reducera ärrvävnadsbildning på elektrodytan enbart genom topografi genom att dra fördel av dess avstämbara längdskala.

"Våra resultat visar att nanoporös guldtopografi, inte ytkemi, minskar astrocytytans täckning, sa Monika Biener, en av LLNL-författarna till tidningen.

Nanoporöst guld har väckt stort intresse för dess användning i elektrokemiska sensorer, katalytiska plattformar, grundläggande struktur-egenskapsstudier i nanoskala och avstämbar läkemedelsfrisättning. Den har också hög effektiv yta, avstämbar porstorlek, väldefinierad konjugatkemi, hög elektrisk ledningsförmåga och kompatibilitet med traditionella tillverkningstekniker.

"Vi fann att nanoporöst guld minskar ärrtäckningen men bibehåller också hög neuronal täckning i en in vitro neuron-glia-samkulturmodell, " sa Juergen Biener, den andra LLNL-författaren till tidningen. "Bara allmänt, studien visar en ny yta för att stödja neuronala kulturer utan användning av tillskott av odlingsmedium för att minska ärröverväxt."