摘要：生物电机设备，神经接口，生物传感器和AI硬件现在可以更容易地制作，这要归功于制造关键材料的简化方法。...

机会发现导致莱斯大学，剑桥大学和斯坦福大学的科学家团队简化了广泛用于医学研究和计算应用程序的材料的生产。

二十年来，使用称为PEDOT：PSS的复合材料的科学家使用化学交联链使导电聚合物在水中稳定。在尝试精确模拟生物医学光学应用材料的方法时，斯坦福大学的博士生Siddharth Doshi与稻米材料科学家Scott Keene合作，添加了交叉链接器，并使用了更高的温度，同时为材料准备了更高的温度。令他惊讶的是，最终的样本本身是稳定的 - 不需要交联。

基恩说：“这更像是一个偶然的发现，因为悉达多（Siddharth）尝试与标准完全不同的过程，但样本仍然很好。” “我们当时想，'等等！真的吗？'这促使我们研究了原因以及如何工作。”

基恩（Keene）和他的团队发现，加热PEDOT：PSS超出了通常的阈值，不仅可以使其稳定，而无需任何交联链链接器，而且还可以创建更高质量的设备。这种方法，在最近发表的一项研究中描述高级材料，可以使生物电子设备更容易，更可靠地使用神经植入物，生物传感器和下一代计算系统中的潜在应用来制造。

PEDOT：PSS是两种聚合物的混合物：一种可以进行电子电荷且不溶于水，另一个会导致离子电荷并具有水溶性。因为它执行两种类型的费用，所以PEDOT：PSS弥合了活组织和技术之间的差距。

基恩说：“它可以从本质上讲大脑的语言。”他研究了能够精确记录和刺激神经活动的较小高分辨率电极的先进材料。

人类神经系统依赖于离子（如钠和钾）来传输信号，而电子设备与电子一起使用。一种可以处理两者的材料对于需要将生物活性转化为可读数据并发送信号而不会损害敏感组织的其他生物电子设备至关重要。

通过消除交联链，研究结果不仅简化了PEDOT：PSS制造过程，而且还提高了其性能。新方法可产生一种材料，其电导率高三倍，并且批次之间的稳定性更高 - 医疗应用的关键优势。

交联链通过化学结合PEDOT：PSS中的两种类型的聚合物链，从而产生相互联系的网格。但是，它仍然使一些水溶性链暴露出来 - 这可能是稳定问题的原因。此外，交联链引入了材料中的可变性和潜在毒性。

相比之下，较高的热量通过引起材料的相变使PEDOT：PSS稳定。当加热一定温度时，水不溶的聚合物内部重组，将水溶性成分推向表面，可以将其冲走。剩下的是更薄，更纯净，更稳定的指挥膜。

基恩说：“这种方法几乎简化了人们与PEDOT合作的许多问题：PSS。” “这也从本质上消除了潜在的有毒化学物质。”

剑桥博士学位的玛尔高·福纳（Margaux Forner）是本文的第一作者，他与多什（Doshi）一起说，经过热处理的生物电子设备，例如晶体管，脊髓刺激器和皮革皮革阵列（植入的网格）（植入的网格）或用于记录大脑活动的Neuroelectrodes的植入 - 更易于制造的杂物，以较高的表现，可以均等地制造出这些可靠的，并且可以均等地制造出高度表演，并且可以均等。

福纳说：“通过热处理的PEDOT制成的设备证明，PSS在慢性体内实验中非常健壮，在植入后20天以上保持稳定性。” “值得注意的是，这部电影在拉伸时保持出色的电性能，突出了其在体内和体外外部和外部具有弹性生物电子设备的潜力。”

这一发现可能有助于解释为什么以前在长期神经植入物中使用PEDOT：PSS的努力（包括神经接受者的PSS）遇到了稳定问题。通过使PEDOT：PSS更加可靠，该发现可以帮助推进神经技术，包括植入物在脊髓损伤后恢复运动和将大脑与外部设备联系起来的接口。

除了简化制造外，团队还找到了一种将PEDOT：PSS进行模式的方法，即微观3D结构 - 这一突破性可以进一步改善生物电子设备。研究人员使用高精度飞秒激光，可以选择性地加热材料的截面，从而创建自定义纹理，从而增强细胞与设备的相互作用。

Doshi说：“我们真的很高兴能够在微观尺度上使用3D打印聚合物。” “这是社区的主要目标，因为在3D中编写这种功能材料可以让您与生物学的3D世界交往。通常，这是通过将PEDOT：PSS与不同的光敏粘合剂或树脂相结合来完成的；但是，这些添加会影响材料的特性或在微小长度尺度上挑战以缩小缩放。”

在过去的研究中，基恩（Keene）探索了在电极上构图的凹槽，发现细胞优先粘附在与长度尺度相同的阶段的凹槽上。换句话说，“一个20微米的细胞喜欢抓住20微米尺寸的纹理，”他说。

该技术可用于设计神经界面，鼓励与周围组织更好地整合，从而提高信号质量和寿命。

基恩（Keene）之前还研究了用于加速人工智能算法的神经形态记忆设备的背景下的PEDOT：PSS。神经形态记忆是模仿大脑如何保留信息的一种类型或人工记忆。

基恩说：“它基本上模仿了大脑的突触可塑性。” “我们可以通过控制该材料的导电方式来修改两个终端之间的联系；这与您的大脑通过加强或削弱各个神经元之间的突触连接的学习方式非常相似。”

通过提出一个长期的假设，研究不仅使PEDOT：PSS更易于使用，而且更强大 - 这种转变可以加快更安全，更有效的神经植入物和生物电子系统的发展。

这项研究得到了斯坦福大学，斯坦福大学，斯坦福大学吴泰人类绩效联盟的支持（EP/W017091/1）和欧盟（Marie SK？Odowska-Curie赠款协议号101022365）。这里的内容仅是作者的责任，并不一定代表了资助者的官方观点。

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