Polydimethylsiloxane (PDMS)-Based Flexible Optical Electrodes with Conductive Composite Hydrogels Integrated Probe for Optogenetics

材料科学 佩多:嘘 电极 聚二甲基硅氧烷 复合材料 自愈水凝胶 复合数 聚苯乙烯磺酸盐 纳米技术 光电子学 聚合物 高分子化学 物理化学 化学
作者
Yuwei Zhao,Kun Wang,Siwei Li,Peng Zhang,Yu-An Shen,Ying Fu,Yi Zhang,Jin Zhou,Changyong Wang
出处
期刊:Journal of Biomedical Nanotechnology [American Scientific Publishers]
卷期号:14 (6): 1099-1106 被引量:7
标识
DOI:10.1166/jbn.2018.2561
摘要

Optical electrodes are important tools for optogenetic research. Flexible optical electrodes represent a refinement over traditional fiber-based electrodes because they contact with target cells gently by reducing mechanical mismatch, thereby enhancing their long-term, stable signal acquisition capability. Until now, little attention has been paid to flexible intracortical optical electrodes. Here, we reported a novel flexible penetrating optical electrode with a probe made of composite hydrogels. We used polydimethylsiloxane (PDMS), a kind of transparent material, to fabricate waveguide by capillary assembly method with two tungsten wires inside providing mechanic support. Then one tungsten wire was withdrawn out and the microchannel was filled with hydrogel composed of polyvinyl alcohol (PVA), multi-walled carbon nanotubes (MWCNT), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT), and polystyrene sulfonate (PSS) as an electrical recording and stimulation probe. With PDMS as the waveguide and PVA/MWCNT/PEDOT/PSS hydrogel as the electroprobe, the optical electrode becomes a flexible package. The morphology observed by scanning electron microscopy showed that the PVA/MWCNT/PEDOT/PSS hydrogel had a loose surface structure, which would allow the effective adhesion to target neurons. A buckling test showed that our electrode maintained bending strength comparable to that of previously reported flexible penetrating electrodes. Finally, the electrical properties showed a lower impedance and higher charge capacity after PEDOT/PSS modification. The flexible penetrating optical electrode we developed may be used for long-term in vivo optogenetics studies.

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