神经植入体包含构建在硅上的集成电路（IC），通常称为芯片。这些植入体需要小巧且灵活，以模拟人体内部的环境。然而，人体内的环境具有腐蚀性，这引发了人们对可植入硅芯片耐用性的担忧。来自生物电子学部由 Vasiliki (Vasso) Giagka 博士领导的研究团队，通过研究硅芯片在体内的降解机制，并用柔软的 PDMS 弹性体对其进行涂层，形成体液屏障，为植入式芯片提供长期保护，从而应对了这一挑战。这些发现不仅增强了可植入 IC 的寿命，而且显著拓宽了它们在生物医学领域的应用。关于这个项目的论文发表在《自然通讯》期刊上。
关于脑部疾病的关键研究
神经植入体对于研究大脑和为帕金森病或临床抑郁症等疾病患者开发治疗方法至关重要。神经植入体对大脑中的神经元或神经网络进行电刺激、阻断或记录信号。为了研究和治疗，特别是对于长期使用，这些神经植入体必须经久耐用。
“微型化的神经植入体在变革医疗保健方面具有巨大潜力，但它们在体内的长期稳定性是一个主要问题，”代尔夫特理工大学的研究员 Vasso Giagka 解释道。“我们的研究不仅确定了关键挑战，而且为提高这些设备的可靠性提供了实用指导，使我们更接近安全、持久的临床解决方案。”
研究人员通过为期一年的加速体外和体内研究，评估了来自两个不同制造商（也称为代工厂）的芯片的电气和材料性能。他们使用了裸露的硅 IC 结构，并将其与柔软的 PDMS 弹性体集成，形成能够为植入式芯片提供长期保护的体液屏障。研究中使用的芯片部分涂覆了 PDMS（聚二甲基硅氧烷），这是一种含硅的聚合物。这在芯片上形成了两个区域：一个“裸片”区域和一个“PDMS 涂层”区域。在加速体外研究期间，芯片被浸泡在热盐水中并施加电偏压（暴露于直流电）。定期监测芯片，结果显示其电气性能稳定。这表明即使直接暴露于体液中，芯片也能保持运行。
对芯片材料的分析显示，裸片区域的芯片发生了降解，但 PDMS 涂层区域的降解非常有限。
这表明 PDMS 是一种非常适合用于长达数年植入的封装材料。这些见解将为设计用于微创脑机接口和长期神经科学研究的、最先进的芯片级有源生物电子植入体提供信息并使其成为可能。并且基于这些新见解，提出了一些指导方针，这些方针可能有助于延长植入式芯片的寿命，从而拓宽其在生物医学领域的应用。
惊讶的科学家
“我们都很惊讶，”该研究的第一作者、博士生 Kambiz Nanbakhsh 分享道。“我没想到微芯片在热盐水中浸泡并施加电偏压时能如此稳定。”
Vasso 也对研究结果感到非常兴奋。“我们的发现表明，精心设计的裸片硅芯片可以在人体内可靠运行数月。通过解决长期可靠性的挑战，我们正在为微型化神经植入体打开新的大门，并推动下一代临床用生物电子设备的发展。” Vasso 强调了 PDMS 的保护作用。“这项工作揭示了有机硅封装在保护可植入集成电路免受降解方面的关键作用。通过延长神经植入体的寿命，我们的研究为脑机接口和医疗疗法开发更耐用、更有效的技术开辟了途径。” Kambiz 完全同意 Vasso 的看法：“这是一项长期的调查，但希望结果对很多人有用。”FINISHED
