神经植入物包含集成电路（IC），通常称为芯片，这些芯片是由硅构成的。这些植入物必须紧凑且灵活，以模拟人体内的条件。然而，体内的恶劣环境可能会导致对植入物中使用的硅集成电路寿命的担忧。为了解决这个问题，由巴萨·吉亚卡博士领导的生物电子学科研究团队研究了硅集成电路在体内的降解情况。他们应用了一层软性PDMS弹性体涂层，作为身体液体的屏障，为这些芯片提供长期保护。他们的研究结果不仅改善了植入式集成电路的使用寿命，还扩大了其在生物医学领域的潜在应用。这项研究的细节发表于期刊《自然通讯》。
重要的脑部疾病研究
神经植入物对于研究大脑和开发多种疾病的治疗至关重要，包括帕金森病和临床抑郁症。这些植入物旨在刺激、抑制或记录大脑中神经元或神经网络的电信号。为了有效的研究和治疗，尤其是在长期使用的情况下，这些神经植入物必须具有韧性。
“微型神经植入物在革新医疗保健方面的潜力巨大，但它们在体内的耐久性提出了重大挑战，”德尔夫特理工大学的研究员巴萨·吉亚卡表示。“我们的研究不仅识别了关键挑战，还提供了实用建议，以提高这些设备的可靠性，让我们更接近可行和持久的临床解决方案。”
该团队对来自两个不同制造商的芯片进行了为期一年的电气和材料特性评估，采用了加速的体外和体内研究。他们测试了裸硅集成电路结构及其涂覆了软PDMS弹性体的结构，为这些芯片创建了防护屏障。研究芯片有两个区域：一个是未涂覆的，一个是涂覆了PDMS（聚二甲基硅氧烷）的。 在加速的体外研究中，这些芯片被浸入加热的盐水中并暴露于电流下。整个过程中，芯片被定期监测，结果表明电气性能稳定，确认它们即使在与体液直接接触的情况下也能保持功能。
对芯片材料的检查显示，裸区域出现了降解的迹象，而PDMS涂层区域则仅发生了极少的降解。
这表明PDMS在植入物长期使用中作为有效的封装材料。这些发现可以指导先进芯片规模生物电子植入物的创造，用于微创脑机接口和慢性神经科学研究。此外，还提出了增强这些植入物使用寿命的指导方针，扩展了它们在生物医学领域的潜力。
研究人员表示惊讶
“我们都感到非常震惊，”博士生兼研究的主要作者坎比兹·南巴赫说。“我没有预料到微芯片在浸泡在热盐水中并通电时能保持如此稳定。”
巴萨对研究结果的兴奋表示认同。“我们的结果表明，经过精心设计的裸死硅芯片可以在体内可靠地工作很长时间。通过解决对长期可靠性的担忧，我们正在为创新微型神经植入物和下一代生物电子设备在临床环境中的进步铺平道路。”
巴萨强调了PDMS作为保护剂的重要性。“这项研究强调了硅封装在保护植入式集成电路免于降解中的重要作用。通过提高神经植入物的使用寿命，我们的研究为脑机接口和医疗治疗中的更耐用和有效技术打开了途径。”坎比兹完全同意巴萨的观点：“这项广泛的研究是值得的，我希望这些结果能惠及许多人。”
