Electrodeposition of PEDOT on Linear and Curved Intracerebral Probes for Improved Neural Recording and Stimulation

Les réseaux de microélectrodes sont des outils standards pour la réalisation d'expériences électrophysiologiques chroniques, permettant aux chercheurs d'enregistrer simultanément l'activité d'un grand nombre de neurones. Dans le domaine des neuroprothèses, les microélectrodes ciblant les structures cérébrales profondes sont couramment utilisées pour identifier les zones épileptogènes ou traiter la maladie de Parkinson. L'adoption clinique des réseaux de microélectrodes a cependant été entravée par des déficits dans leur fiabilité à long terme. La performance et la longévité du dispositif sont associées à l'impédance électrique des microélectrodes, ce qui limite la capacité de stimulation de l'électrode ou la qualité de l'enregistrement du signal neuronal. Les approches d'ingénierie des matériaux et des dispositifs visant à atténuer les causes de défaillance des dispositifs et à améliorer les enregistrements ou la stimulation neuronale sont conçues pour améliorer simultanément la performance des électrodes et minimiser la réponse neuro-inflammatoire. Une méthode bien établie pour améliorer la performance des électrodes consiste à modifier la surface des microélectrodes métalliques plates avec des polymères conducteurs, en particulier le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Le PEDOT offre un avantage unique pour améliorer la performance des microélectrodes en raison de ses diverses voies de dépôt, de sa capacité à établir des microstructures et de ses excellentes propriétés de conduction mixte. Le revêtement des surfaces des microélectrodes avec du PEDOT augmente considérablement la surface électroactive de l'interface électrode/tissu et réduit l'impédance, ce qui se traduit par un rapport signal/bruit (RSB) amélioré et une capacité de stimulation accrue. Un avantage fréquemment cité du PEDOT est sa stabilité supérieure par rapport aux autres polymères conducteurs. Pour étudier cette stabilité, une série de tests simulant un environnement biologique ont été effectués in vivo en utilisant des microfils de PtIr revêtus de PEDOT:BF4 électrodéposé. Les résultats ont indiqué que l'électroactivité du PEDOT restait constamment stable au fil du temps. Cela a été confirmé par des tests de vieillissement accéléré dans une solution saline tamponnée au phosphate, qui simulaient une année à la température corporelle. De plus, la biocompatibilité du PEDOT:BF4 a été évaluée en comparant la réponse inflammatoire après implantation dans le cortex de rongeur à des microfils de PtIr non revêtus. Ces tests ont révélé des niveaux similaires d'inflammation modérée pour les deux électrodes.