植入式神经电极阵列器件与材料的研究进展

doi:10.3866/PKU.WHXB202007004

物理化学学报 >> 2020, Vol. 36 >> Issue (12): 2007004.doi: 10.3866/PKU.WHXB202007004

所属专题：神经界面

植入式神经电极阵列器件与材料的研究进展

都展宏(), 鲁艺, 蔚鹏飞, 邓春山, 李骁健()

广东省脑连接图谱重点实验室，中国科学院脑联结解析与调控重点实验室，脑认知与脑疾病研究所，中国科学院深圳先进技术研究院，深港脑科学创新研究院，广东深圳 518055

收稿日期:2020-07-01 录用日期:2020-08-11 发布日期:2020-08-17
通讯作者: 都展宏,李骁健 E-mail:zh.du@siat.ac.cn;xj.li@siat.ac.cn
作者简介:都展宏，生于1988年。本科毕业于中国科学技术大学，现在中国科学院深圳先进技术研究院担任副研究员，主要研究脑机接口界面材料、电化学神经递质释放与检测、神经信号处理及计算建模方法|李骁健，生于1978年。本科毕业于西北大学，博士毕业于中国科学院生物物理研究所。现在中国科学院深圳先进技术研究院任正高级工程师。主要研究植入式脑机接口技术，纳米神经调控技术以及神经拟态工程
基金资助:
广东省重点领域研发计划(2018B030331001);广东省重点领域研发计划(2018B030338001);国家重点研发计划(2018YFA0701400);国家重点研发计划(2017YFC1310503);国家自然科学基金(31700936);广东省博士启动项目(2017A030310496)

Progress in Devices and Materials for Implantable Multielectrode Arrays

Zhanhong Du(), Yi Lu, Pengfei Wei, Chunshan Deng, Xiaojian Li()

Guangdong Provincial Key Laboratory of Brain Connectome and Behavior, CAS Key Laboratory of Brain Connectome and Manipulation, the Brain Cognition and Brain Disease Institute (BCBDI), Shenzhen Institutes of Advanced Technology, Chinese Academy of Sciences; Shenzhen-Hong Kong Institute of Brain Science-Shenzhen Fundamental Research Institutions, Shenzhen, 518055, Guangdong Provence, China

Received:2020-07-01 Accepted:2020-08-11 Published:2020-08-17
Contact: Zhanhong Du,Xiaojian Li E-mail:zh.du@siat.ac.cn;xj.li@siat.ac.cn
Supported by:
the Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province(2018B030331001);the Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province(2018B030338001);the National Key R & D Program of China(2018YFA0701400);the National Key R & D Program of China(2017YFC1310503);the National Nature Science Foundation of China(31700936);the Doctoral Initiation Project of the Guangdong Province(2017A030310496)

摘要/Abstract

摘要：

人脑与电脑通过连续高通量的信息交互来实现深度融合是神经工程领域的重要发展愿景。脑机融合技术不但可以大幅提升运动残障、精神疾病、感知觉缺失能等多种疾病患者的治疗效果，更可以将电子计算机系统中存储的海量信息以及高速数值计算能力直接传递给人脑，从而赋予个人“超能力”。植入式神经电极阵列是发展宽带脑机融合智能系统所不可或缺的关键界面器件。一方面，植入式电极阵列可以同时保证大范围和高精度地记录神经元动作电位的精确发放时间和波形，为充分抽提神经信息，解读脑神经网络的活动奠定坚实基础。另一方面，借助植入式电极阵列对神经元进行高时空精度地信息写入，不但可以向脑内直接传入新信息，也可能改变神经精神疾病(例如帕金森氏症、癫痫和重度抑郁等)患者的异常神经网络活动，从而缓解症状或治疗疾病。电极阵列的微纳加工工艺、电极的理化特征及其与神经组织的界面效应是目前脑机接口技术前端研究的重要方向，而纳米材料和纳米器件等新技术在神经电子界面优化方面的重要作用也愈发明显。

关键词: 脑机接口, 生物电子医疗, 多电极阵列, 在体电生理, 纳米材料

Abstract:

The human brain comprises over 100 billion neurons that communicate with each other via electrical activities called action potentials. Sensory perception, cognition, and behavior all emerge from these activities. Neuroengineering is a developing interdisciplinary field that employs knowledge from neurobiology, electrical and electronic engineering, materials science and engineering, computer science, and many others. Neuroengineering aims to develop tools for understanding the mechanism of brain function at the circuit level, and to further the development of neuromodulation strategy and neuroprosthetics for motor, sensory, and mental rehabilitation from disabilities and illnesses.

For high spatial and temporal resolution interfacing with neurons in the brain, implantable multielectrode arrays (MEAs) are a key member of the family of neuroengineering devices, which are designed and fabricated for in vivo electrophysiology, deep brain stimulation, and brain-computer interfaces (BCIs). On the one hand, action potential recording from MEAs can indicate the subject's mental state and movement intentions, thus enabling the BCI technology to control external motor restoration devices such as robotic arms. On the other hand, neural stimulation electrodes can modulate abnormal neural activity and treat disorders like Parkinson's disease, epilepsy, and depression. The physical and chemical properties of the electrodes, nanofabrication of arrays, and electrode–tissue interface materials are all important research subjects in translational neuroscience studies, and the utilization of nanomaterials and nanodevices continuously improves neural electrode technologies.

At present, neural interface technology is confronting numerous challenges and opportunities, especially for in vivo neural circuit analysis, neuroelectronic medicine, and functional neuromodulation. The development of neural interface devices eagerly demands super-high-density, mesoscopic recording, minimal invasion, biosignal stability, and wireless interfacing. Achievement of these next-generation neural interface technology capabilities requires collaboration between neuroscientists, neurosurgeons, material scientists, microelectronic engineers, and many others.

Key words: Brain-computer interface, Bioelectronic medicine, Multielectrode array, In vivo electrophysiology, Nanomaterial

MSC2000:

O649

都展宏, 鲁艺, 蔚鹏飞, 邓春山, 李骁健. 植入式神经电极阵列器件与材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(12): 2007004.

Zhanhong Du, Yi Lu, Pengfei Wei, Chunshan Deng, Xiaojian Li. Progress in Devices and Materials for Implantable Multielectrode Arrays[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2020, 36(12): 2007004.

图/表 4

参考文献 99

1	Galvani, L. Bon. Sci. Art. Inst. Acad. Comm., Ex Typographia Instituti Scientiarium: Bononiae, 1791; 7, pp. 363-418. doi: 10.1001/jama.1953.02940270095033
2	Yawn R. ; Hunter J. B. ; Sweeney A. D. ; Bennett M. L. F1000Prime Rep. 2015, 7, 45. doi: 10.12703/P7-45
3	McIntyre C. C. ; Chaturvedi A. ; Shamir R. R. ; Lempka S. F. Brain Stimul. 2015, 8 (1), 21. doi: 10.1016/j.brs.2014.07.039
4	Mills J. O. ; Jalil A. ; Stanga P. E. Eye (Lond) 2017, 31 (10), 1383. doi: 10.1038/eye.2017.65
5	(a) Downey, J. E.; Schwed, N.; Chase, S. M.; Schwartz, A. B.; Collinger, J. L. J. Neural Eng. 2018, 15 (4), 046016. doi: 10.1088/1741-2552/aab7a0
	(b)Collinger,J.L.;Wodlinger,B.;Downey,J.E.;Wang,W.;Tyler-Kabara,E.C.;Weber,D.J.;McMorland,A.J.;Velliste,M.;Boninger,M.L.;Schwartz,A.B.Lancet2013,381(9866),557.doi:10.1016/S0140-6736(12)61816-9
6	Roy D. S. ; Arons A. ; Mitchell T. I. ; Pignatelli M. ; Ryan T. J. ; Tonegawa S. Nature 2016, 531 (7595), 508. doi: 10.1038/nature17172
7	Jorgenson L. A. ; Newsome W. ; Anderson D. J. ; Bargmann C. I. ; Brown E. N. ; Deisseroth K. ; Donoghue J. P. ; Hudson K. L. ; Ling G. S. F. ; et al Philos. Trans. R. Soc. B-Biol. Sci. 2015, 370 (1668), 20140164. doi: 10.1098/rstb.2014.0164
8	Reardon S. Nature 2016, 537 (7622), 597. doi: 10.1038/nature.2016.20658
9	Musk E. J. Med. Internet. Res. 2019, 21 (10), e16194. doi: 10.2196/16194
10	Buzsáki G. ; Anastassiou C. A. ; Koch C. Nat. Rev. Neurosci. 2012, 13 (6), 407. doi: 10.1038/nrn3241
11	Buzsáki G. Neuron 2002, 33 (3), 325. doi: 10.1016/S0896-6273(02)00586-X
12	(a) Yuste, R. Nat. Rev. Neurosci. 2015, 16 (8), 487. doi: 10.1038/nrn3962
	(b)Harris,K.D.;Quiroga,R.Q.;Freeman,J.;Smith,S.L.Nat.Neurosci.2016,19(9),1165.doi:10.1038/nn.4365
13	(a) Carter, M.; Shieh, J. Guide to Research Techniques in Neuroscience, 2nd ed.; Academic Press, 2015; pp. 39-71. doi: 10.1016/C2009-0-01891-1
	(b)Buzsáki,G.Nat.Neurosci.2004,7(5),446.doi:10.1038/nn1233
14	Rossant C. ; Kadir S. N. ; Goodman D. F. M. ; Schulman J. ; Hunter M. L. D. ; Saleem A. B. ; Grosmark A. ; Belluscio M. ; Denfield G. H. ; Ecker A. S. ; et al Nat. Neurosci. 2016, 19 (4), 634. doi: 10.1038/nn.4268
15	(a) Logothetis, N. K.; Pauls, J.; Augath, M.; Trinath, T.; Oeltermann, A. Nature 2001, 412 (6843), 150. doi: 10.1038/35084005
	(b) Keller, C. J.; Chen, C.; Lado, F. A.; Khodakhah, K. PLoS ONE 2016, 11 (4), e0153154. doi:10.1371/journal.pone.0153154
	(c) Ponce, C. R.; Lomber, S. G.; Livingstone, M. S. J. Neurosci. 2017, 37 (19), 5019. doi:10.1523/JNEUROSCI.2674-16.2017
16	Harris K. D. ; Henze D. A. ; Csicsvari J. ; Hirase H. ; Buzsáki G. J. Neurophys. 2000, 84 (1), 401. doi: 10.1152/jn.2000.84.1.401
17	Hodgkin A. L. ; Huxley A. F. Nature 1939, 144 (3651), 710. doi: 10.1038/144710a0
18	Hubel D. H. Science 1957, 125 (3247), 549. doi: 10.1126/science.125.3247.549
19	Hubel D. H. ; Wiesel T. N. J. Physiol. (Lond.) 1962, 160 (1), 106. doi: 10.1113/jphysiol.1962.sp006837
20	McNaughton B. L. ; O'Keefe J. ; Barnes C. A. J. Neurosci. Methods 1983, 8 (4), 391. doi: 10.1016/0165-0270(83)90097-3
21	Wise K. D. ; Angell J. B. ; Starr A. IEEE Trans Biomed Eng. 1970, BME-17 (3), 238. doi: 10.1109/TBME.1970.4502738
22	Campbell P. K. ; Jones K. E. ; Normann R. A. Biomed. Sci. Instrum. 1990, 26, 161.
23	(a) Liu, J.; Fu, T. M.; Cheng, Z.; Hong, G.; Zhou, T.; Jin, L.; Duvvuri, M.; Jiang, Z.; Kruskal, P.; Xie, C.; et al. Nat. Nanotechnol. 2015, 10 (7), 629. doi: 10.1038/nnano.2015.115
	(b) Hong, G.; Viveros, R. D.; Zwang, T. J.; Yang, X.; Lieber, C. M. Biochemistry 2018, 57 (27), 3995. doi:10.1021/acs.biochem.8b00122
24	(a) Cohen-Karni, T.; Casanova, D.; Cahoon, J. F.; Qing, Q.; Bell, D. C.; Lieber, C. M. Nano Lett. 2012, 12 (5), 2639. doi: 10.1021/nl3011337
	(b) Scholvin, J.; Kinney, J. P.; Bernstein, J. G.; Moore-Kochlacs, C.; Kopell, N.; Fonstad, C. G.; Boyden, E. S. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2016, 63 (1), 120.doi:10.1109/TBME.2015.2406113
	(c) Qing, Q.; Pal, S. K.; Tian, B.; Duan, X.; Timko, B. P.; Cohen-Karni, T.; Murthy, V. N.; Lieber, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107 (5), 1882. doi:10.1073/pnas.0914737107
25	(a) Hubel, D. H.; Wiesel, T. N. J. Physiol. (Lond.) 1959, 148 (3), 574. doi:10.1113/jphysiol.1959.sp006308
	(b) O'Keefe, J.; Dostrovsky, J. Brain Res. 1971, 34 (1), 171. doi:10.1016/0006-8993(71)90358-1
	(c) Desimone, R.; Albright, T. D.; Gross, C. G.; Bruce, C. J. Neurosci. 1984, 4 (8), 2051. doi:10.1523/JNEUROSCI.04-08-02051.1984
	(d) Schultz, W. J. Neurophysiol. 1986, 56 (5), 1439. doi:10.1152/jn.1986.56.5.1439
	(e) Newsome, W. T.; Britten, K. H.; Movshon, J. A. Nature 1989, 341 (6237), 52. doi:10.1038/341052a0
	(f) Hafting, T.; Fyhn, M.; Molden, S.; Moser, M. B.; Moser, E. I. Nature 2005, 436 (7052), 801. doi:10.1038/nature03721
	(g) Quiroga, R. Q.; Reddy, L.; Kreiman, G.; Koch, C.; Fried, I. Nature 2005, 435 (7045), 1102. doi:10.1038/nature03687
	(h) Hochberg, L. R.; Serruya, M. D.; Friehs, G. M.; Mukand, J. A.; Saleh, M.; Caplan, A. H.; Branner, A.; Chen, D.; Penn, R. D.; Donoghue, J. P. Nature 2006, 442 (7099), 164. doi:10.1038/nature04970
26	(a) Lin, M. Z.; Schnitzer, M. J. Nat. Neurosci. 2016, 19 (9), 1142. doi:10.1038/nn.4359
	(b) Poldrack, R. A.; Farah, M. J. Nature 2015, 526 (7573), 371. doi:10.1038/nature15692
27	Hong G. ; Lieber C. M. Nat. Rev. Neurosci. 2019, 20 (6), 330. doi: 10.1038/s41583-019-0140-6
28	Jun J. J. ; Steinmetz N. A. ; Siegle J. H. ; Denman D. J. ; Bauza M. ; Barbarits B. ; Lee A. K. ; Anastassiou C. A. ; Andrei A. ; Aydin C. ; et al Nature 2017, 551 (7679), 232. doi: 10.1038/nature24636
29	Raducanu B. C. ; Yazicioglu R. F. ; Lopez C. M. ; Ballini M. ; Putzeys J. ; Wang S. ; Andrei A. ; Rochus V. ; Welkenhuysen M. ; van Helleputte N. ; et al Sensors (Basel) 2017, 17 (10), 2388. doi: 10.3390/s17102388
30	Rios G. ; Lubenov E. V. ; Chi D. ; Roukes M. L. ; Siapas A. G. Nano Lett. 2016, 16 (11), 6857. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b02673
31	Stringer C. ; Pachitariu M. ; Steinmetz N. ; Reddy C. B. ; Carandini M. ; Harris K. D. Science 2019, 364 (6437), 255. doi: 10.1126/science.aav7893
32	(a) Xie, C.; Liu, J.; Fu, T. M.; Dai, X.; Zhou, W.; Lieber, C. M. Nat. Mater. 2015, 14 (12), 1286. doi:10.1038/nmat4427
	(b) Saxena, T.; Bellamkonda, R. V. Nat. Mater. 2015, 14 (12), 1190. doi:10.1038/nmat4454
33	Wei X. ; Luan L. ; Zhao Z. ; Li X. ; Zhu H. ; Potnis O. ; Xie C. Adv. Sci. 2018, 5 (6), 1700625. doi: 10.1002/advs.201700625
34	Yang X. ; Zhou T. ; Zwang T. J. ; Hong G. ; Zhao Y. ; Viveros R. D. ; Fu T. M. ; Gao T. ; Lieber C. M. Nat. Mater. 2019, 18 (5), 510. doi: 10.1038/s41563-019-0292-9
35	Schuhmann T. G. ; Yao J. ; Hong G. ; Fu T. M. ; Lieber C. M. Nano Lett. 2017, 17 (9), 5836. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03081
36	Guan S. ; Wang J. ; Gu X. ; Zhao Y. ; Hou R. ; Fan H. ; Zou L. ; Gao L. ; Du M. ; Li C. ; Fang Y. Sci. Adv. 2019, 5 (3), eaav2842. doi: 10.1126/sciadv.aav2842
37	Du Z. J. ; Kolarcik C. L. ; Kozai T. D. Y. ; Luebben S. D. ; Sapp S. A. ; Zheng X. S. ; Nabity J. A. ; Cui X. T. Acta Biomater. 2017, 53, 46. doi: 10.1016/j.actbio.2017.02.010
38	(a) Fu, T. M.; Hong, G.; Zhou, T.; Schuhmann, T. G.; Viveros, R. D.; Lieber, C. M. Nat. Methods 2016, 13 (10), 875. doi:10.1038/nmeth.3969
	(b) Zhou, T.; Hong, G.; Fu, T. M.; Yang, X.; Schuhmann, T. G.; Viveros, R. D.; Lieber, C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2017, 114 (23), 5894. doi:10.1073/pnas.1705509114
39	Steinmetz N. A. ; Koch C. ; Harris K. D. ; Carandini M. Curr. Opin. Neurobiol. 2018, 50, 92. doi: 10.1016/j.conb.2018.01.009
40	(a) Salatino, J. W.; Ludwig, K. A.; Kozai, T. D. Y.; Purcell, E. K. Nat. Biomed. Eng. 2017, 1 (11), 862. doi:10.1038/s41551-017-0154-1
	(b) Feiner, R.; Dvir, T. Nat. Rev. Mater. 2017, 3. doi:10.1038/natrevmats.2017.76
	(c) Ritaccio, A.; Brunner, P.; Cervenka, M. C.; Crone, N.; Guger, C.; Leuthardt, E.; Oostenveld, R.; Stacey, W.; Schalk, G. Epilepsy Behav. 2010, 19 (3), 204. doi:10.1016/j.yebeh.2010.08.028
41	Viventi J. ; Kim D. H. ; Vigeland L. ; Frechette E. S. ; Blanco J. A. ; Kim Y. S. ; Avrin A. E. ; Tiruvadi V. R. ; Hwang S. W. ; Vanleer A. C. ; et al Nat. Neurosci. 2011, 14 (12), 1599. doi: 10.1038/nn.2973
42	Khodagholy D. ; Gelinas J. N. ; Thesen T. ; Doyle W. ; Devinsky O. ; Malliaras G. G. ; Buzsáki G. Nat. Neurosci. 2015, 18 (2), 310. doi: 10.1038/nn.3905
43	Zhang J. ; Liu X. ; Xu W. ; Luo W. ; Li M. ; Chu F. ; Xu L. ; Cao A. ; Guan J. ; Tang S. ; Duan X. Nano Lett. 2018, 18 (5), 2903. doi: 10.1021/acs.nanolett.8b00087
44	Hong G. ; Fu T. M. ; Qiao M. ; Viveros R. D. ; Yang X. ; Zhou T. ; Lee J. M. ; Park H. G. ; Sanes J. R. ; Lieber C. M. Science 2018, 360 (6396), 1447. doi: 10.1126/science.aas9160
45	Khodagholy D. ; Gelinas J. N. ; Buzsáki G. Science 2017, 358 (6361), 369. doi: 10.1126/science.aan6203
46	Avena-Koenigsberger A. ; Misic B. ; Sporns O. Nat. Rev. Neurosci. 2018, 19 (1), 17. doi: 10.1038/nrn.2017.149
47	Frankland P. W. ; Bontempi B. Nat. Rev. Neurosci. 2005, 6 (2), 119. doi: 10.1038/nrn1607
48	Chung J. E. ; Joo H. R. ; Fan J. L. ; Liu D. F. ; Barnett A. H. ; Chen S. ; Geaghan-Breiner C. ; Karlsson M. P. ; Karlsson M. ; Lee K. Y. ; et al Neuron 2019, 101 (1), 21. doi: 10.1016/j.neuron.2018.11.002
49	(a) Lee, S.; Sasaki, D.; Kim, D.; Mori, M.; Yokota, T.; Lee, H.; Park, S.; Fukuda, K.; Sekino, M.; Matsuura, K.; et al. Nat. Nanotechnol. 2019, 14 (2), 156. doi:10.1038/s41565-018-0331-8
	(b) Miyamoto, A.; Lee, S.; Cooray, N. F.; Lee, S.; Mori, M.; Matsuhisa, N.; Jin, H.; Yoda, L.; Yokota, T.; Itoh, A.; et al. Nat. Nanotechnol. 2017, 12 (9), 907. doi:10.1038/nnano.2017.125
50	Kozai T. D. Y. ; Catt K. ; Du Z. ; Na K. ; Srivannavit O. ; Haque R. U. M. ; Seymour J. ; Wise K. D. ; Yoon E. ; Cui X. T. IEEE Trans. Biomed. Eng. 2016, 63 (1), 111. doi: 10.1109/TBME.2015.2445713
51	Du Z. J. ; Luo X. ; Weaver C. L. ; Cui X. T. J. Mater. Chem.C 2015, 3 (25), 6515. doi: 10.1039/C5TC00145E
52	Du Z. J. ; Bi G. Q. ; Cui X. T. Adv. Funct. Mater. 2017, 28 (12), 1703988. doi: 10.1002/adfm.201703988
53	Taylor I. ; Du Z. J. ; Bigelow E. ; Eles J. ; Horner A. R. ; Catt K. A. ; Weber S. ; Jamieson B. ; Cui X. T. J. Mater. Chem. B 2017, 5 (13), 2445. doi: 10.1039/C7TB00095B
54	Park S. ; Guo Y. ; Jia X. ; Choe H. K. ; Grena B. ; Kang J. ; Park J. ; Lu C. ; Canales A. ; Chen R. ; et al Nat. Neurosci. 2017, 20 (4), 612. doi: 10.1038/nn.4510
55	Lee H. J. ; Son Y. ; Kim J. ; Lee C. J. ; Yoon E. S. ; Cho I. J. Lab Chip 2015, 15 (6), 1590. doi: 10.1039/c4lc01321b
56	Jiang Y. ; Tian B. Nat. Rev. Mater. 2018, 3 (12), 473. doi: 10.1038/s41578-018-0062-3
57	Fu T. M. ; Duan X. ; Jiang Z. ; Dai X. ; Xie P. ; Cheng Z. ; Lieber C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2014, 111 (4), 1259. doi: 10.1073/pnas.1323389111
58	Mirza M. M. ; Schupp F. J. ; Mol J. A. ; MacLaren D. A. ; Briggs G. A. D. ; Paul D. J. Sci. Rep. 2017, 7 doi: 10.1038/s41598-017-03138-5
59	Tian B. ; Cohen-Karni T. ; Qing Q. ; Duan X. ; Xie P. ; Lieber C. M. Science 2010, 329 (5993), 830. doi: 10.1126/science.1192033
60	Zhao Y. ; Yao J. ; Xu L. ; Mankin M. N. ; Zhu Y. ; Wu H. ; Mai L. ; Zhang Q. ; Lieber C. M. Nano Lett. 2016, 16 (4), 2644. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00292
61	Duan X. ; Gao R. ; Xie P. ; Cohen-Karni T. ; Qing Q. ; Choe H. S. ; Tian B. ; Jiang X. ; Lieber C. M. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (3), 174. doi: 10.1038/nnano.2011.223
62	Gao R. ; Strehle S. ; Tian B. ; Cohen-Karni T. ; Xie P. ; Duan X. ; Qing Q. ; Lieber C. M. Nano Lett. 2012, 12 (6), 3329. doi: 10.1021/nl301623p
63	Kang S. K. ; Murphy R. K. J. ; Hwang S. W. ; Lee S. M. ; Harburg D. V. ; Krueger N. A. ; Shin J. ; Gamble P. ; Cheng H. ; Yu S. ; et al Nature 2016, 530 (7588), 71. doi: 10.1038/nature16492
64	Jiang Y. ; Carvalho-de-Souza J. L. ; Wong R. C. S. ; Luo Z. ; Isheim D. ; Zuo X. ; Nicholls A. W. ; Jung I. W. ; Yue J. ; Liu D. J. ; et al Nat. Mater. 2016, 15 (9), 1023. doi: 10.1038/nmat4673
65	(a) Park, D. W.; Schendel, A. A.; Mikael, S.; Brodnick, S. K.; Richner, T. J.; Ness, J. P.; Hayat, M. R.; Atry, F.; Frye, S. T.; Pashaie, R.; et al. Nat. Commun. 2014, 5. doi:10.1038/ncomms6258
	(b) Kuzum, D.; Takano, H.; Shim, E.; Reed, J. C.; Juul, H.; Richardson, A. G.; de Vries, J.; Bink, H.; Dichter, M. A.; Lucas, T. H.; et al. Nat. Commun. 2014, 5. doi:10.1038/ncomms6259
66	Tian B. ; Liu J. ; Dvir T. ; Jin L. ; Tsui J. H. ; Qing Q. ; Suo Z. ; Langer R. ; Kohane D. S. ; Lieber C. M. Nat. Mater. 2012, 11 (11), 986. doi: 10.1038/nmat3404
67	Xu J. ; Wang S. ; Wang G. J. N. ; Zhu C. ; Luo S. ; Jin L. ; Gu X. ; Chen S. ; Feig V. R. ; To J. W. F. ; et al Science 2017, 355 (6320), 59. doi: 10.1126/science.aah4496
68	Fu T. M. ; Hong G. ; Viveros R. D. ; Zhou T. ; Lieber C. M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2017, 114 (47), E10046. doi: 10.1073/pnas.1717695114
69	Koo J. ; MacEwan M. R. ; Kang S. K. ; Won S. M. ; Stephen M. ; Gamble P. ; Xie Z. ; Yan Y. ; Chen Y. Y. ; Shin J. ; et al Nat. Med. 2018, 24 (12), 1830. doi: 10.1038/s41591-018-0196-2
70	Garcia-Lopez V. ; Chen F. ; Nilewski L. G. ; Duret G. ; Aliyan A. ; Kolomeisky A. B. ; Robinson J. T. ; Wang G. ; Pal R. ; Tour J. M. Nature 2017, 548 (7669), 567. doi: 10.1038/nature23657
71	Xu T. ; Gao W. ; Xu L. P. ; Zhang X. ; Wang S. Adv. Mater. 2017, 29 (9), 1603250. doi: 10.1002/adma.201603250
72	Dipalo M. ; Amin H. ; Lovato L. ; Moia F. ; Caprettini V. ; Messina G. C. ; Tantussi F. ; Berdondini L. ; De Angelis F. Nano Lett. 2017, 17 (6), 3932. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b01523
73	Dipalo M. ; Melle G. ; Lovato L. ; Jacassi A. ; Santoro F. ; Caprettini V. ; Schirato A. ; Alabastri A. ; Garoli D. ; Bruno G. ; et al Nat. Nanotechnol. 2018, 13 (10), 965. doi: 10.1038/s41565-018-0222-z
74	Parameswaran R. ; Koehler K. ; Rotenberg M. Y. ; Burke M. J. ; Kim J. ; Jeong K. Y. ; Hissa B. ; Paul M. D. ; Moreno K. ; Sarma N. ; et al Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2019, 116 (2), 413. doi: 10.1073/pnas.1816428115
75	Fang Y. ; Jiang Y. ; Ledesrna H. A. ; Yi J. ; Gao X. ; Weiss D. E. ; Shi F. ; Tian B. Nano Lett. 2018, 18 (7), 4487. doi: 10.1021/acs.nanolett.8b01626
76	(a) Hai, A.; Shappir, J.; Spira, M. E. Nat. Methods 2010, 7 (3), 200. doi:10.1038/nmeth.1420
	(b) Hai, A.; Spira, M. E. Lab Chip 2012, 12 (16), 2865. doi:10.1039/c2lc40091j
77	Xie C. ; Lin Z. ; Hanson L. ; Cui Y. ; Cui B. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (3), 185. doi: 10.1038/nnano.2012.8
78	Lin Z. C. ; Xie C. ; Osakada Y. ; Cui Y. ; Cui B. Nat. Commun.. 2014, 5 doi: 10.1038/ncomms4206
79	Robinson J. T. ; Jorgolli M. ; Shalek A. K. ; Yoon M. H. ; Gertner R. S. ; Park H. Nat. Nanotechnol. 2012, 7 (3), 180. doi: 10.1038/nnano.2011.249
80	a) Ma, Y.; Bao, J.; Zhang, Y.; Li, Z.; Zhou, X.; Wan, C.; Huang, L.; Zhao, Y.; Han, G.; Xue, T. Cell 2019, 177 (2), 243. doi:10.1016/j.cell.2019.01.038
	(b) Tang, J.; Qin, N.; Chong, Y.; Diao, Y.; Yiliguma; Wang, Z.; Xue, T.; Jiang, M.; Zhang, J.; Zheng, G. Nat. Commun..2018, 9. doi:10.1038/s41467-018-03212-0
81	Zhang X. ; Grajal J. ; Luis Vazquez-Roy J. ; Radhakrishna U. ; Wang X. ; Chern W. ; Zhou L. ; Lin Y. ; Shen P. C. ; Ji X. ; et al Nature 2019, 566 (7744), 368. doi: 10.1038/s41586-019-0892-1
82	Seo D. ; Neely R. M. ; Shen K. ; Singhal U. ; Alon E. ; Rabaey J. M. ; Carmena J. M. ; Maharbiz M. M. Neuron 2016, 91 (3), 529. doi: 10.1016/j.neuron.2016.06.034
83	Tunuguntla R. H. ; Bangar M. A. ; Kim K. ; Stroeve P. ; Grigoropoulos C. ; Ajo-Franklin C. M. ; Noy A. Adv. Mater. 2015, 27 (5), 831. doi: 10.1002/adma.201403988
84	Kim T. I. ; McCall J. G. ; Jung Y. H. ; Huang X. ; Siuda E. R. ; Li Y. ; Song J. ; Song Y. M. ; Pao H. A. ; Kim R. H. ; et al Science 2013, 340 (6129), 211. doi: 10.1126/science.1232437
85	Santoro F. ; Zhao W. ; Joubert L. M. ; Duan L. ; Schnitker J. ; van de Burgt Y. ; Lou H. Y. ; Liu B. ; Salleo A. ; Cui L. ; et al ACS nano 2017, 11 (8), 8320. doi: 10.1021/acsnano.7b03494
86	Luan L. ; Wei X. ; Zhao Z. ; Siegel J. J. ; Potnis O. ; Tuppen C. A. ; Lin S. ; Kazmi S. ; Fowler R. A. ; Holloway S. ; et al Sci. Adv. 2017, 3 (2), e1601966. doi: 10.1126/sciadv.1601966
87	Gonzales D. L. ; Badhiwala K. N. ; Vercosa D. G. ; Avants B. W. ; Liu Z. ; Zhong W. ; Robinson J. T. Nat. Nanotechnol. 2017, 12 (7), 684. doi: 10.1038/nnano.2017.55
88	(a) Marshall, J. D.; Schnitzer, M. J. ACS Nano 2013, 7 (5), 4601. doi:10.1021/nn401410k
	(b) Peterka, D. S.; Takahashi, H.; Yuste, R. Neuron 2011, 69 (1), 9. doi:10.1016/j.neuron.2010.12.010
89	Efros A. L. ; Delehanty J. B. ; Huston A. L. ; Medintz I. L. ; Barbic M. ; Harris T. D. Nat. Nanotechnol. 2018, 13 (4), 278. doi: 10.1038/s41565-018-0107-1
90	Bonnaud C. ; Monnier C. A. ; Demurtas D. ; Jud C. ; Vanhecke D. ; Montet X. ; Hovius R. ; Lattuada M. ; Rothen-Rutishauser B. ; Petri-Fink A. ACS nano 2014, 8 (4), 3451. doi: 10.1021/nn406349z
91	(a) Zhao, W.; Hanson, L.; Lou, H. Y.; Akamatsu, M.; Chowdary, P. D.; Santoro, F.; Marks, J. R.; Grassart, A.; Drubin, D. G.; Cui, Y.; et al. Nat. Nanotechnol. 2017, 12 (8), 750. doi:10.1038/nnano.2017.98
	(b) Zimmerman, J. F.; Parameswaran, R.; Murray, G.; Wang, Y.; Burke, M.; Tian, B. Science Advances 2016, 2 (12). doi:10.1126/sciadv.1601039
92	Haziza S. ; Mohan N. ; Loe-Mie Y. ; Lepagnol-Bestel A. M. ; Massou S. ; Adam M. P. ; Le X. L. ; Viard J. ; Plancon C. ; Daudin R. ; Koebel P. ; Dorard E. ; Rose C. ; Hsieh F. J. ; Wu C. C. ; Potier B. ; Herault Y. ; Sala C. ; Corvin A. ; Allinquant B. ; Chang H. C. ; Treussart F. ; Simonneau M. Nat. Nanotechnol. 2017, 12 (4), 322. doi: 10.1038/nnano.2016.260
93	(a) Gu, Y.; Sun, W.; Wang, G.; Jeftinija, K.; Jeftinija, S.; Fang, N. Nat Commun 2012, 3. doi:10.1038/ncomms2037
	(b) Kaplan, L.; Ierokomos, A.; Chowdary, P.; Bryant, Z.; Cui, B. Sci. Adv. 2018, 4 (3), e1602170. doi:10.1126/sciadv.1602170
94	Berna J. ; Leigh D. A. ; Lubomska M. ; Mendoza S. M. ; Perez E. M. ; Rudolf P. ; Teobaldi G. ; Zerbetto F. Nat. Mater. 2005, 4 (9), 704. doi: 10.1038/nmat1455
95	Jiang Y. ; Li X. ; Liu B. ; Yi J. ; Fang Y. ; Shi F. ; Gao X. ; Sudzilovsky E. ; Parameswaran R. ; Koehler K. ; et al Nat. Biomed. Eng. 2018, 2 (7), 508. doi: 10.1038/s41551-018-0230-1
96	Johannsmeier S. ; Heeger P. ; Terakawa M. ; Kalies S. ; Heisterkamp A. ; Ripken T. ; Heinemann D. Sci. Rep. 2018, 8 doi: 10.1038/s41598-018-24908-9
97	Veetil A. T. ; Chakraborty K. ; Xiao K. ; Minter M. R. ; Sisodia S. S. ; Krishnan Y. Nat. Nanotechnol. 2017, 12 (12), 1183. doi: 10.1038/nnano.2017.159
98	Narayanaswamy N. ; Chakraborty K. ; Saminathan A. ; Zeichner E. ; Leung K. ; Devany J. ; Krishnan Y. Nat. Methods 2019, 16 (1), 95. doi: 10.1038/s41592-018-0232-7
99	(a) Saha, S.; Prakash, V.; Halder, S.; Chakraborty, K.; Krishnan, Y. Nat. Nanotechnol. 2015, 10 (7), 645. doi:10.1038/nnano.2015.130
	(b) Prakash, V.; Saha, S.; Chakraborty, K.; Krishnan, Y. Chem. Sci. 2016, 7 (3), 1946. doi:10.1039/c5sc04002g
	(c) Leung, K.; Chakraborty, K.; Saminathan, A.; Krishnan, Y. Nat. Nanotechnol. 2019, 14 (2), 176. doi:10.1038/s41565-018-0318-5

[1]	何文倩, 邸亚, 姜南, 刘遵峰, 陈永胜. 石墨烯诱导水凝胶成核的高强韧人造蛛丝[J]. 物理化学学报, 2022, 38(9): 2204059 - .
[2]	冯宁, 李洪光, 郝京诚. 基于混酸回流制备碳点的中和过程[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 2005004 - .
[3]	王苗, 郑虹宁, 许菲. 异氰酸苯酯诱导的类胶原多肽自组装[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 1911039 - .
[4]	周远, 韩娜, 李彦光. 钯基纳米材料电化学还原二氧化碳研究进展[J]. 物理化学学报, 2020, 36(9): 2001041 - .
[5]	张超, 李思汉, 吴辰亮, 李小青, 严新焕. Pt@Au/Al₂O₃核壳纳米粒子的制备和表征及其在催化氧化甲苯中的应用[J]. 物理化学学报, 2020, 36(8): 1907057 - .
[6]	刘冬梅,陈秀梅,袁泽,闾敏,殷丽莎,谢小吉,黄岭. 上转换纳米粒子的Y(OH)CO₃壳层包覆及壳层转化[J]. 物理化学学报, 2020, 36(7): 1907011 - .
[7]	苗静,郭睿凤,刘志宏. BaO∙4B₂O₃∙5H₂O纳米材料的制备及其对聚丙烯阻燃性能的热分解动力学方法评价[J]. 物理化学学报, 2020, 36(6): 1905052 - .
[8]	张若兰,王超,陈浩,赵恒,刘婧,李昱,苏宝连. 硫化镉反蛋白石光子晶体制备及光解水制氢[J]. 物理化学学报, 2020, 36(3): 1803014 - .
[9]	王易,霍旺晨,袁小亚,张育新. 二氧化锰与二维材料复合应用于超级电容器[J]. 物理化学学报, 2020, 36(2): 1904007 - .
[10]	焦建梅,徐桂英,辛霞. 胆酸盐参与的自组装及微纳米材料制备[J]. 物理化学学报, 2019, 35(7): 684 -696 .
[11]	王根旺,侯超剑,龙昊天,杨立军,王扬. 二维半导体材料纳米电子器件和光电器件[J]. 物理化学学报, 2019, 35(12): 1319 -1340 .
[12]	黄彦捷, 连超, 周瑾艳, 黄梓宸, 康晓红, 黄振宇, 李小菁, 陈玲, 关妍. 由蚕砂制备的碳量子点在不同激发、pH、金属离子、温度及极性环境下的荧光性质研究[J]. 物理化学学报, 2019, 35(11): 1267 -1275 .
[13]	王庆庆, 王锦玲, 姜胜祥, 李平云. 溶胶-凝胶法设计与制备金属及合金纳米材料的研究进展[J]. 物理化学学报, 2019, 35(11): 1186 -1206 .
[14]	白华荣,范换换,张晓兵,陈卓,谭蔚泓. 核酸适体-纳米材料复合物用于癌症的诊断与靶向治疗研究进展[J]. 物理化学学报, 2018, 34(4): 348 -360 .
[15]	陆腾,周永祥,郭洪霞. 聚合物接枝Janus纳米片形变的耗散粒子动力学研究[J]. 物理化学学报, 2018, 34(10): 1144 -1150 .

植入式神经电极阵列器件与材料的研究进展

Progress in Devices and Materials for Implantable Multielectrode Arrays

RichHTML

PDF

赞

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 4

参考文献 99

相关文章 15

Metrics

推荐阅读 0