天津大学Liu, Shuangjie：一种基于纳米酶的高性能神经记录电极
论论资讯 ｜ 2023-10-26 ｜
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Advanced Materials
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A Nanozyme-Based Electrode for High-Performance Neural Recording
Liu Shuangjie; Wang Yang; Zhao Yue; Liu Ling; Sun Si; Zhang Shaofang; Liu Haile; Liu Shuhu; Li Yonghui; Yang Fan; Jiao Menglu; Sun Xinyu; Zhang Yuqin; Liu Renpeng; Mu Xiaoyu; Wang Hao; Zhang Shu; Yang Jiang; Xie Xi; Duan Xiaojie; Zhang Jianning; Hong Guosong; Zhang Xiao-Dong; Ming Dong
Published：2023-10-26
DOI：10.1002/adma.202304297
研究背景
神经电极广泛用于治疗需要组织-电极界面高灵敏度和生物相容性的脑部疾病。然而，目前使用的临床电极不能同时满足这两个要求，这阻碍了电子信号的有效记录。因此，如何开发一种既具有高灵敏度又能与组织相容的神经电极成为了当前研究领域的一个重要问题。
研究内容
最近，一项新的研究成果在Advanced Materials上发表，题为“基于纳米酶的电极用于高性能神经记录”。研究人员开发了一种基于纳米酶的神经电极，这种电极采用仿生学原子精确簇的设计，通过量子传输和生物催化过程实现多尺度和超灵敏的神经记录。由于电极-组织界面的双高速电子和离子电流，纳米酶电极的阻抗比最先进的金属电极低26倍，对于局部场电位的采集灵敏度比临床PtIr电极高约10倍，可实现大鼠单个神经元记录的信噪比高达14.7 dB。该电极具有100多倍的抗氧化和多酶样活性，通过抑制胶质增殖和实现敏感和稳定的神经记录，有效减少了67%的神经损伤面积。此外，纳米酶电极可以显著提高急性癫痫大鼠的信噪比，并有望在临床环境中实现癫痫灶的精确定位。
研究意义
这项研究的创新点在于使用纳米酶作为电极材料，提高了电极的生物相容性和灵敏度，从而实现了高效的神经记录。这种新型电极有望在脑部疾病治疗和神经科学研究中发挥重要作用，为神经科学领域的发展带来新的突破。
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