光引发化学气相沉积抗污涂层实现柔性多功能神经探针长期稳定记录

为解决神经探针长期植入后因异物反应导致信号衰减的问题，研究人员通过光引发化学气相沉积（piCVD）技术开发了超薄（<100 nm）抗污涂层p(HEMA-co-EGDMA)。该涂层在保持低阻抗的同时显著减少蛋白质吸附和胶质瘢痕形成，使小鼠模型中信号信噪比（SNR）从第1周的18.0提升至第13周的20.7，神经元保存率增加84.6%。这一技术为慢性神经接口提供了突破性解决方案。

　　

神经科学和神经工程领域长期面临一个关键挑战：植入式神经探针在慢性记录过程中，因异物反应引发的胶质瘢痕和神经元丢失导致信号质量逐渐恶化。尽管柔性探针设计能部分缓解机械损伤，但生物污染和炎症反应仍是制约长期稳定性的瓶颈。传统抗污涂层如聚乙二醇(PEG)往往因厚度过大而影响电信号传输，而湿化学法制备的涂层又存在耐久性不足的问题。

韩国科学技术院(KAIST)的研究团队在《Biomaterials》发表了一项创新研究，通过光引发化学气相沉积(photoinitiated chemical vapor deposition, piCVD)技术，在柔性多功能神经探针表面构建了超薄(<100 nm)的p(2-羟乙基甲基丙烯酸酯-co-乙二醇二甲基丙烯酸酯)(pHEMA-co-EGDMA, pH4E1)抗污涂层。这项研究巧妙地将机械柔性与化学抗污特性相结合，实现了长达三个月的稳定神经信号记录，为脑机接口和神经修复应用提供了新范式。

研究团队运用了多项关键技术：piCVD气相沉积实现纳米级涂层均匀覆盖；原子力显微镜(AFM)和椭圆偏振仪表征涂层力学性能；体外蛋白质吸附实验验证抗污效果；转基因小鼠(Thy1::ChR2)模型评估光遗传刺激响应；微流控通道进行局部药物(CNQX)递送；阻抗谱监测电极电化学特性。

3.1 多功能柔性探针设计与涂层特性

通过热拉伸工艺制备直径200 μm的聚碳酸酯(PC)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纤维探针，集成钨电极、光波导和微流控通道。piCVD沉积的pH4E1涂层在溶胀状态下杨氏模量降至1.70 MPa，与脑组织力学匹配，X射线光电子能谱(XPS)证实其表面羟基(-OH)含量与亲水性呈正相关。

3.2 抗污性能的物理化学机制

体外实验显示pH4E1涂层使牛血清白蛋白(BSA)和纤维蛋白原(FIB)吸附分别降低近100%和66.6%。超声处理24小时后涂层仍保持完整，显著优于传统方法。四种细胞系(PC12神经元、U-373 MG星形胶质细胞、BV2/HMC3小胶质细胞)粘附实验证实其广谱抗细胞附着能力。

3.3 体内炎症调控与神经元保护

小鼠植入实验显示，涂层探针周围GFAP⁺星形胶质细胞活性降低62.5%，CD68⁺小胶质细胞聚集减少66.6%。关键炎症因子TNF-α、IL-1β和C3表达分别下降62.3%、64.6%和47.9%。更重要的是，植入区50 μm内NeuN⁺神经元密度比未涂层组高84.6%。

3.4 长期电生理性能验证

在13周观察期内，涂层探针信噪比(SNR)从18.0提升至20.7，光学诱发电位(OEP)振幅保持稳定(134.3→186.8 μV)。通过微流控递送AMPA受体拮抗剂CNQX后，OEP振幅从229.8 μV降至74.1 μV，证实了探针的多模态功能完整性。

这项研究的突破性在于：首次将piCVD技术应用于神经接口领域，通过精确调控HEMA与EGDMA单体的气相共聚比例，实现了厚度(<100 nm)、机械性能(1.70 MPa模量)和抗污效能的协同优化。相比传统涂层通常1个月的功能寿命，该技术将稳定记录期延长至3个月以上，且SNR呈现罕见