Anisotropic hydrogel microelectrodes for intraspinal neural recordings in vivo
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Le résumé fourni par la source
Creating durable, motion-compliant neural interfaces is crucial for accessing dynamic tissues under in vivo conditions and linking neural activity with behaviors. Utilizing the self-alignment of nano-fillers in a polymeric matrix under repetitive tension, here, we introduce conductive carbon nanotubes with high aspect ratios into semi-crystalline polyvinyl alcohol hydrogels, and create electrically anisotropic percolation pathways through cyclic stretching. The resulting anisotropic hydrogel fibers (diameter of 187 ± 13 µm) exhibit fatigue resistance (up to 20,000 cycles at 20% strain) with a stretchability of 64.5 ± 7.9% and low electrochemical impedance (33.20 ± 9.27 kΩ @ 1 kHz in 1 cm length). We observe the reconstructed nanofillers’ axial alignment and a corresponding anisotropic impedance decrease along the direction of cyclic stretching. We fabricate fiber-shaped hydrogels into bioelectronic devices and implant them into wild-type and transgenic Thy1::ChR2-EYFP mice to record electromyographic signals from muscles in anesthetized and freely moving conditions. These hydrogel fibers effectively enable the simultaneous recording of electrical signals from ventral spinal cord neurons and the tibialis anterior muscles during optogenetic stimulation. Importantly, the devices maintain functionality in intraspinal electrophysiology recordings over eight months after implantation, demonstrating their durability and potential for long-term monitoring in neurophysiological studies. Creating durable, motion-compliant neural interfaces is essential for accessing dynamic tissues in vivo and linking neural activity with behaviors. Here, the authors introduce carbon nanotube-enhanced polyvinyl alcohol hydrogels, creating electrically anisotropic, fatigue-resistant fibers for long-term intraspinal electrophysiological recordings in mice.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- Anisotropic hydrogel microelectrodes for intraspinal neural recordings in vivo
- Date Crossref
- 28/01/2025
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Binghamton University pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Michigan State University Department of Mechanical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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The University of Texas Medical Branch at Galveston Department of Neurobiology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Massachusetts Institute of Technology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Boston Children's Hospital F.M. Kirby Neurobiology Center pays non établi dans la noticeÉtablissement de santé
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University of Massachusetts Amherst Department of Polymer Science and Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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State University of New York at Binghamton Department of Biomedical Engineering pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Research Laboratory of Electronics pays non établi dans la noticeStructure de recherche
Binghamton University, Department of Mechanical Engineering — Michigan State University et Department of Neurobiology — The University of Texas Medical Branch at Galveston, avec 5 autres affiliations.
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