聚乙撑二氧噻吩/多巴胺共修饰神经微电极在治疗帕金森病中的应用基础研究

聚乙撑二氧噻吩（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT ）是导电态最稳定的导电高分子材料之一，因其掺杂态电导率高、环境热稳定性好、电场诱导下可发生氧化还原反应及生物相容性好等多项优异性能在很多领域得到了广泛应用，然而，其在生物材料和组织工程学中的应用研究却非常少，国内几乎属一片空白。本申请项目采用电化学聚合法在常规植入铂神经微电极表面进行PEDOT/多巴胺的共化学修饰，此神经微电极在离体条件下可实现多巴胺的有控释放；植入活体大鼠脑内,结合脑深部刺激法，对帕金森病的治疗效果优于传统裸神经微电极。本项目不仅揭示了PEDOT/多巴胺共化学修饰神经微电极并实现多巴胺有控释放的内在机制及制备方法，更为PEDOT/多巴胺复合材料修饰电极应用于临床治疗帕金森病提供实验、理论依据和潜在技术指导。

聚乙撑二氧噻吩（Poly(3,4-ethylenedioxythiophene)，PEDOT）是一种具备多项优异特性的导电聚合物材料，比如掺杂态电导率高、易于发生氧化还原反应、生物相容性好等。PEDOT掺杂聚(苯乙烯磺酸)（polystyrenesulfonate, PSS）具有很多化学及生物医学用途，可以作为化学及生物传感器、药物载体、电极涂层等，其作为生物材料在近年内引起了广泛的关注。本研究项目采用电化学聚合法在常规植入式铂神经微电极表面进行了PEDOT/PSS/多巴胺的共化学修饰，在铂微电极表面合成了负载有多巴胺的PEDOT/PSS/多巴胺涂层；离体条件下及活体动物体内对这些植入式微电极的电化学性质及负载、释放多巴胺的能力进行了研究。研究结果表明负载PEDOT/PSS/多巴胺涂层的植入式铂微电极不论是在离体溶液中，还是植入实验大鼠的脑纹状体区域，电极表面的PEDOT/PSS/多巴胺涂层均降低了微电极的阻抗、提高了电极的电荷传导能力，并且在电刺激下能够有控释放出负载的多巴胺。据检索，本项目的研究结果首次从化学角度阐明了PEDOT/PSS能够负载脑内重要的神经递质——多巴胺，本研究中合成的PEDOT/PSS/多巴胺涂层负载多巴胺的能力是已报道的导电聚合物/多巴胺涂层（如poly(N-methylpyrrolylium) poly(styrenesulfonate)涂层）的200多倍。同时，从生物医学研究角度首次表明带有PEDOT/PSS/多巴胺涂层的神经微电极植入活体实验动物脑组织内，能够实现多巴胺的有控释放，提高特定脑区内的多巴胺含量，带有PEDOT/PSS/多巴胺涂层的植入式神经微电极有望进一步应用于临床上一些和多巴胺匮乏相关的疾病，如帕金森氏综合征等疾病的治疗中。本项目揭示了PEDOT/PSS/多巴胺共化学修饰神经微电极，实现多巴胺负载和释放的内在机制和方法，为PEDOT/PSS/多巴胺共修饰神经微电极应用于临床提供了实验及理论依据和技术指导。本项目的研究进一步表明在活体实验动物的脑组织中，采用电化学聚合法可以实现PEDOT/PSS的原位合成，并且原位合成的PEDOT/PSS能够提供有效的导电界面，减轻急性脑组织损伤所导致的脑功能障碍，在神经修复和神经康复中具有潜在的应用价值。