Konforme, gewölbte Elektroden-Web für chronische ECoG-Aufzeichnungen bei Schweinen

Die Erfassung von hochqualitativen Elektrokortikogramm (ECoG)-Signalen ist von großer Bedeutung für die Diagnose und Behandlung neurologischer Erkrankungen wie hoher Amputation, visuelle Verletzungen, Epilepsie und Parkinson-Krankheit. Derzeit haben flexible ECoG-Elektroden aufgrund ihrer geringen mechanischen Fehlanpassung und minimalinvasiven Eigenschaften Aufmerksamkeit erregt. Die traditionellen ECoG-Elektroden sind jedoch nicht dehnbare, planare Strukturen, die sich nicht konform mit der während der Bewegung ständig verändernden Großhirnrinde und deren Sulci- und Gyri-Struktur anpassen können. In dieser Arbeit wurde eine flexible, dehnbare ECoG-Elektrode mit gewölbten Elektroden entwickelt, um diese Probleme zu mildern. Zunächst zeigen die mechanischen Simulationsresultate, dass diese dehnbare Elektrodenstruktur die Stressfehlanpassung zwischen der Elektrode und der Gewebeoberfläche effektiv reduzieren kann. Zweitens zeigen die Ergebnisse der zyklischen Voltammetrie-Scans und mechanischen Zugversuche, dass die dehnbare ECoG-Elektrodenstruktur sich konform an die Oberfläche der Großhirnrinde anheften und während des kontinuierlichen Dehnens eine gute elektrochemische Stabilität aufrechterhalten kann. Drittens hat die gewölbte Elektrode eine größere Haftkraft als die planare Elektrode und kann das Hintergrundrauschen durch konforme Anpassung und elektrochemische Modifikation von PEDOT:PSS erheblich reduzieren. Am wichtigsten ist, dass in vivo Tierversuche zeigten, dass die dehnbare ECoG-Elektrode über einen Zeitraum von mehr als 5 Wochen kontinuierlich hochqualitative ECoG-Signale an der Oberfläche der Großhirnrinde von Schweinen über eine Fläche von 22 × 22 mm² aufzeichnen kann.