Sulfobetaine-based ultrathin coatings as effective antifouling layers for implantable neuroprosthetic devices

材料科学 生物医学工程 电极 硅酮 涂层 微电极 粘附 体内 纳米技术 生物污染 植入 生物物理学 化学 复合材料 外科 医学 生物技术 物理化学 生物 生物化学
作者
Jolan Wellens,Olivier Deschaume,Tristan Putzeys,Samuel Eyley,Wim Thielemans,Nicolas Verhaert,Carmen Bartic
出处
期刊:Biosensors and Bioelectronics [Elsevier BV]
卷期号:226: 115121-115121 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.bios.2023.115121
摘要

Foreign body response (FBR), inflammation, and fibrotic encapsulation of neural implants remain major problems affecting the impedance of the electrode-tissue interface and altering the device performance. Adhesion of proteins and cells (e.g., pro-inflammatory macrophages, and fibroblasts) triggers the FBR cascade and can be diminished by applying antifouling coatings onto the implanted devices. In this paper, we report the deposition and characterization of a thin (±6 nm) sulfobetaine-based coating onto microfabricated platinum electrodes and cochlear implant (CI) electrode arrays. We found that this coating has stable cell and protein-repellent properties, for at least 31 days in vitro, not affected by electrical stimulation protocols. Additionally, its effect on the electrochemical properties relevant to stimulation (i.e., impedance, charge injection capacity) was negligible. When applied to clinical CI electrode arrays, the film was successful at inhibiting fibroblast adhesion on both the silicone packaging and the platinum/iridium electrodes. In vitro, in fibroblast cultures, coated CI electrode arrays maintained impedance values up to five times lower compared to non-coated devices. Our studies demonstrate that such thin sulfobetaine containing layers are stable and prevent protein and cell adhesion in vitro and are compatible for use on CI electrode arrays. Future in vivo studies should be conducted to investigate its ability to mitigate biofouling, fibrosis, and the resulting impedance changes upon long-term implantation in vivo.
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