超生物相容性PEDOT:DSS修饰双模式双向微电极阵列揭示睡眠-觉醒跨周期锁相动态机制

本研究发现采用硫酸葡聚糖（DSS）替代传统聚苯乙烯磺酸盐（PSS）作为掺杂剂，通过电化学沉积构建的PEDOT:DSS神经电极界面具有卓越的生物相容性和电化学性能（阻抗降低至12.56 kΩ，电荷存储容量提升2.89倍）。该技术实现了对基底前脑、下丘脑等深部核团神经元在睡眠-觉醒转换中相位锁定特性的首次解析，为神经界面技术和睡眠机制研究提供了突破性工具。

　　

亮点

微电极阵列设计

MEA结构包含三层：硅/二氧化硅（Si/SiO₂）基底（底层）、二氧化硅/氮化硅（SiO₂/Si₃N₄）绝缘层（顶层）以及用于信号传输的钛/铂（Ti/Pt）导电层（中间层）。为实现双脑区同步记录，我们开发了定制化16通道双探针MEA，每个探针整合8个电生理记录位点（直径20μm）和1个大型矩形参考地点位点（240μm × 40μm）。

PEDOT:DSS的制备与表面形态

通过施加氧化电压可引发3,4-乙撑二氧噻吩（EDOT）单体的自发电聚合。在此过程中，EDOT单体氧化形成自由基阳离子，随后与其他阳离子或单体结合形成二聚体，最终生长成共轭PEDOT链。与PEDOT:PSS的电聚合机制类似，溶液中的EDOT单体在电场作用下聚合成不溶性PEDOT。

结论

本研究采用DSS作为反离子模板，利用快速电化学沉积构建了具有优异生物相容性的PEDOT:DSS神经电极界面。通过优化电镀液成分和沉积参数，显著增强了涂层的电学性能。粗糙化的PEDOT:DSS表面扩大了电化学活性面积，从而提升了多巴胺响应性和电荷存储容量（CSC）。在体实验中，PEDOT:DSS修饰的MEA成功实现了对LPO/VP脑区的高信噪比同步神经信号记录。