仿生制备基于神经细胞选择性连接的电刺激响应导电高分子

基本信息
批准号:21474014
项目类别:面上项目
资助金额:88.00
负责人:朱波
学科分类:
依托单位:上海大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:赵海超,夏静,张述华,翁嘉楠,范碧波,朋海罗,张雨晗,赵国欣
关键词:
刺激响应导电高分子生物材料神经假体抗非特异性吸附仿生制备
结项摘要

Nerve injury and disorder cause significant losses of mobility and physical function. Neuroprosthetics and nerve regeneration electronic devices have been developed to substitute for or repair damaged motor, sensory, or cognitive modality, thereby recovering bodily functions. Bioelectronic devices are now being advanced toward electrically coupling with tissues at high selectivity, long-term stability and high resolution, while challenged by the invasiveness, implant-induced injury, and host-interface response. Electrically conductive polymers (ECPs) including PEDOT are likely to encounter the implant-induced inflammation although it might be not as severe as those for metals and inorganic semiconductors. The non-specific binding of ECPs is considered as one of the major reasons, as it is also recognized by the inflammation involved proteins and cells (microphage, microglia, etc). Toward resolving the inflammation issue, we propose here a series of cell-membrane inspired EDOT-based copolymers, which specifically recognizes cells with resisting non-specific binding. The unique features of our biomimetic approaches includes (1) the enrichment of zwitterionic group bearing EDOTs to resist the non-specific binding and reduce tissue response, and (2)the dynamic or static connection for neuron-targeted biomolecules to support neuron adhesion and function. The design to connect biomolecules by an electrostimuli-responsive linkage will make it possible to noninvasively decouple the strong neuron-substrate interaction when an implant revision is necessary. It should be emphasized here that the biomimetic approach would not damage the impedance of PEDOT, as zwitterionic groups contribute ionic conductivity. The emulsion electro-polymerization will be adopted to prepare the functional copolymers. The bio-inspired designs of the functionalized EDOT polymers will be evaluated by the performance to selectively couple to cells, and that to release cells by electrical stimuli both in vivo and in vitro. Hopefully, the bioinspired approaches proposed here could illuminate a potential way to synthesize organic conductive materials for long-term implantable and noninvasively removable electronic devices.

神经损伤和无序导致患者丧失活动性或身体机能。神经植入电子器件,包括神经假体和神经再生器件,可以取代和再生受损运动、感知及认知模式来治愈患者。神经电极作为器件和神经组织的接口,在器件记录传导神经信号、电刺激神经再生中扮演着决定性角色。本项目制备同时具备神经选择性连接和电刺激响应开关的"电响应释放神经细胞导电高分子",通过在导电高分子上模仿细胞膜富集表达抗非特异性蛋白?细胞吸附的两性离子,同时引入神经靶向配体和蛋白,实现对神经细胞的选择性连接,有望显著降低组织反应;在此基础上,引入电刺激响应性耦合官能团,在保证器件与神经细胞选择性连接的前提下,实现其电响应关闭功能,有利于器件再植入时非损伤性移除旧电极。本项目通过复合神经靶向和电刺激开关的技术途径,有望能够克服现有电极材料的一些主要不足,为解决神经电子器件的长期稳定性和非损伤性移除问题提供一个有潜力的新方向。

项目摘要

通过本项目的四年研究,仿生制备了具有选择性连接和刺激响应性开关生物功能的“电响应释放神经细胞”导电高分子,实现了细胞从电极材料的可控释放,达到了预期研究目标。并突破了该仿生导电高分子及仿生绝缘材料与电极阵列的集成技术,初步完成了仿生导电高分子神经电极的制备,可用于长期稳定植入为前提的非损伤性神经电极移除。该研究结果可为植入神经电极长期植入稳定性及再植入难题提供一有潜力的解决办法,在植入神经电极、神经假体、植入电子药等生物医学领域具有较好的应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
2

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

宁南山区植被恢复模式对土壤主要酶活性、微生物多样性及土壤养分的影响

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2022.03.25
发表时间:2022
3

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

疏勒河源高寒草甸土壤微生物生物量碳氮变化特征

DOI:10.5846/stxb201912262800
发表时间:2020
4

面向云工作流安全的任务调度方法

面向云工作流安全的任务调度方法

DOI:10.7544/issn1000-1239.2018.20170425
发表时间:2018
5

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021

朱波的其他基金

批准号:41271321
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81071772
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51473088
批准年份:2014
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:31802049
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31870424
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61304016
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30870516
批准年份:2008
资助金额:34.00
项目类别:面上项目
批准号:31501274
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61773095
批准年份:2017
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41430750
批准年份:2014
资助金额:330.00
项目类别:重点项目
批准号:71673225
批准年份:2016
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:30300150
批准年份:2003
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81802928
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71103146
批准年份:2011
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31200076
批准年份:2012
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49601009
批准年份:1996
资助金额:11.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40571093
批准年份:2005
资助金额:43.00
项目类别:面上项目
批准号:81472648
批准年份:2014
资助金额:72.00
项目类别:面上项目
批准号:31270845
批准年份:2012
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

多级有序的导电聚合物基底和电刺激协同调控神经细胞的生长行为

批准号:21374119
批准年份:2013
负责人:林园
学科分类:B0309
资助金额:82.00
项目类别:面上项目
2

刺激响应性高分子的制备及表面功能研究

批准号:20374054
批准年份:2003
负责人:王国杰
学科分类:B0906
资助金额:24.00
项目类别:面上项目
3

基于三硫酯制备刺激响应的高分子凝胶及其结构性能研究

批准号:51173121
批准年份:2011
负责人:冉蓉
学科分类:E0307
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

基于石墨烯导电薄膜的电润湿液体变焦仿生复眼

批准号:61805169
批准年份:2018
负责人:刘超
学科分类:F0501
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目