鲍哲楠：用于生物学电生理记录的导电软微柱电极阵列

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高质量和可靠的电生理记录在神经系统和心脏系统的研究中至关重要，因此得到了广泛的应用。为了实现精确的电生理测量，需要高阻封接以防止漏电流和细胞-电极间隙的低阻抗。最近研究的3D电极，与传统的平面电极阵列相比，这些3D电极的多电极阵列（MEA）可以测得更加高质量的生物电信号。电极的3D几何形状能够通过增加电极表面积来降低电极阻抗，并诱导细胞吞噬电极，从而与细胞膜形成良好的密封。然而，传统导体制备的3D电极的杨氏模量（大于数百GPa）比生电细胞和组织（1-100kPa）高几个数量级，导致细胞-电极界面处的显着机械失配。最近的研究表明，细胞外界局部的机械信号，如界面材料的杨氏模量和表观刚度，可以转化为生化信号。因此，除了电极材料的电化学性质之外，在设计电极-细胞界面时，还必须考虑电极的力学性能。

近日，在斯坦福大学鲍哲楠教授和崔便晓副教授团队（共同通讯作者）带领下，开发了一种高导电性、水稳定性、生物相容性、类似生物组织的杨氏模量的水凝胶:导电水凝胶（ECH）。在这项工作中，团队使用该材料制作3D，基于水凝胶的软微柱电极阵列（ECH-MEAs），用于单细胞，细胞膜外电生理记录。观察到柔软的软微柱电极跟随心肌细胞的收缩-松弛周期弯曲，从而最大限度地减少了对细胞自然、有节奏的收缩的任何障碍。为了制备ECH-MEA，使用用电离子液体改性的聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）ECH作为电极材料。60个ECH微柱被光刻成图案阵列，每个ECH微柱直径为3μm。每个微柱可独立寻址，并通过印刷电路板连接到多通道电生理系统。相关成果以题为“Soft conductive micropillar electrode arrays for biologically relevant electrophysiological recording”发表在了PANS上。