基于PEDOT:PSS修饰电极的软离子-电子导电界面增强心肌细胞胞内电信号记录研究

本文推荐一种基于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）修饰电极的高性能软导电界面，可实现心肌细胞高振幅、高信噪比的胞内动作电位稳定记录。该技术通过电化学聚合改性显著降低阻抗、提升电荷存储能力，并改善电极-细胞耦合，为心脏电生理研究及高通量药物筛选提供了微创、高保真的生物电子接口方案。

　　

Modification and characterization of PEDOT:PSS-modified electrodes

所有电化学修饰与表征均使用Vertex.C（Ivium Technologies）系统完成。PEDOT:PSS沉积在含有20 mM 3,4-乙烯二氧噻吩（EDOT）和1%（w/v）聚苯乙烯磺酸钠（PSS）（分子量70,000，均购自Macklin）的水溶液中进行。通过施加六轮脉冲电位进行电聚合：在标准三电极体系（工作电极为金电极，参比电极为Ag/AgCl，对电极为铂丝）中，每轮循环包括0.9 V持续50秒，随后0 V持续2秒。

PEDOT:PSS-modified electrodes fabrication and characterization

微电极阵列器件通过标准微加工技术制备，具有直径为30 μm的平面金微电极。为提升细胞电生理信号检测灵敏度，采用恒电位脉冲电化学聚合法（0.9 V 50秒 + 0 V 2秒，重复4、6或12轮循环）在金微电极上修饰PEDOT:PSS。图2A展示了PEDOT:PSS修饰微电极的示意图和光学图像。

Conclusion

总之，我们开发了基于PEDOT:PSS修饰电极阵列的高性能软离子-电子导电界面，该电极通过电化学聚合结合标准光刻工艺制备。修饰后的电极展现出优异的电化学特性和生物相容性，包括低阻抗与原代培养心肌细胞的高兼容性。结果表明，PEDOT:PSS修饰电极不仅能显著增强电极-细胞耦合，还支持在多次电穿孔循环和长达5天的培养期内实现高振幅、高信噪比的胞内动作电位重复记录。