為了實現感知和調節神經活動的高精度和高效率，需要高效的電荷轉移生物界面和高時空分辨率。 表現出與生物組織機械順應性的超薄生物電極陣列提供了這樣的生物界面。然而，它們的薄度通常導致缺乏機電穩定性或足夠高的電化學電容，從而降低其整體性能。
在這里，北京師范大學Nan Liu報道了超薄（～115 nm）生物電極陣列，它同時實現了超順應性、機電穩定性和高電化學性能。
文章要點
1）這些陣列表現出高光電導率（2060 S cm?1 @88% 透明度）、機械拉伸性（110% 應變）和優異的電化學性能（24.5 mC cm?2 電荷存儲容量和比商用電極低 3.5 倍的界面阻抗）。
2）機電和電化學性能的提高歸因于聚（3,4-乙烯二氧噻吩）磺酸鹽 (PEDOT:PSS)/氧化石墨烯 (GO) 互穿網絡 (PGIN) 內的協同相互作用，其中 π-π 和氫鍵相互作用改善了 PEDOT 鏈之間的導電途徑并提高了電荷轉移遷移率。
3）這種超薄生物電極與光刻處理兼容，并提供時空精確的信號映射功能，用于感知和調節神經肌肉活動。通過捕獲微弱的多通道面部肌電信號并應用機器學習算法，我們在無聲語音識別中實現了高精度。此外，生物電極的高透明度允許同時記錄腦電圖 (EEG) 和功能性近紅外光譜 (fNIRS) 信號，從而實現具有高時間和高空間分辨率的雙模腦活動分析。
參考文獻
Xiaojia Du, et al, Ultrathin Bioelectrode Array with Improved Electrochemical Performance for Electrophysiological Sensing and Modulation, ACS Nano, 2024
DOI: 10.1021/acsnano.4c13325
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c13325
