Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation
Viana, Damià (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Walston, Steven T. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Masvidal Codina, Eduard (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Illa, Xavi (Instituto de Salud Carlos III. Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina.)
Rodríguez-Meana, Bruno (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències)
del Valle, Jaume (Universitat de Barcelona. Department de Bioquímica i Fisiologia)
Hayward, Andrew (Nanomedicine Lab. National Graphene Institute)
Dodd, Abbie (Nanomedicine Lab. National Graphene Institute)
Loret, Thomas (Nanomedicine Lab. National Graphene Institute)
Prats-Alfonso, Elisabet (Instituto de Salud Carlos III. Centro de Investigación Biomédica en Red de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina)
de la Oliva, Natàlia (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, de Fisiologia i d'Immunologia)
Palma, Marie (Grenoble Institut Neurosciences)
Del Corro, Elena (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
del Pilar Bernicola, María (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Rodríguez-Lucas, Elisa (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Gener, Thomas (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
de la Cruz, Jose Manuel (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Torres-Miranda, Miguel (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Duvan, Fikret Taygun (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Ria, Nicola (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Sperling, Justin R. (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Martí-Sánchez, Sara (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Spadaro, Maria Chiara (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Hébert, Clément (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Savage, Sinead (Nanomedicine Lab. National Graphene Institute)
Arbiol i Cobos, Jordi (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Guimerà Brunet, Anton (Institut de Microelectrònica de Barcelona)
Puig, Maria Victoria (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)
Yvert, Blaise (Grenoble Institut Neurosciences)
Navarro, X. (Xavier) (Universitat Autònoma de Barcelona. Institut de Neurociències)
Kostarelos, Kostas (Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Biologia Cel·lular, de Fisiologia i d'Immunologia)
Garrido, Jose (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia)

Data:	2024
Resum:	One of the critical factors determining the performance of neural interfaces is the electrode material used to establish electrical communication with the neural tissue, which needs to meet strict electrical, electrochemical, mechanical, biological and microfabrication compatibility requirements. This work presents a nanoporous graphene-based thin-film technology and its engineering to form flexible neural interfaces. The developed technology allows the fabrication of small microelectrodes (25 µm diameter) while achieving low impedance (∼25 kΩ) and high charge injection (3-5 mC cm ). In vivo brain recording performance assessed in rodents reveals high-fidelity recordings (signal-to-noise ratio >10 dB for local field potentials), while stimulation performance assessed with an intrafascicular implant demonstrates low current thresholds (<100 µA) and high selectivity (>0. 8) for activating subsets of axons within the rat sciatic nerve innervating tibialis anterior and plantar interosseous muscles. Furthermore, the tissue biocompatibility of the devices was validated by chronic epicortical (12 week) and intraneural (8 week) implantation. This work describes a graphene-based thin-film microelectrode technology and demonstrates its potential for high-precision and high-resolution neural interfacing.
Ajuts:	European Commission 881603 Agencia Estatal de Investigación PCI2021-122075-2A Agencia Estatal de Investigación PCI2021-122095-2A Instituto de Salud Carlos III RD12/0019/0011 Ministerio de Sanidad y Consumo CB06/05/1105 Ministerio de Sanidad y Consumo CB06/01/0049 Agencia Estatal de Investigación PID2020-113663RB-I00 Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00495 European Commission 101070865 Agencia Estatal de Investigación CEX2021-001214-S European Commission 754510 Agencia Estatal de Investigación RYC2019-027879-I Agencia Estatal de Investigación PRE2020-093708 Agencia Estatal de Investigación FJC2021-046601-I Agència de Gestió d'Ajuts Universitaris i de Recerca 2021/SGR-00457 Agencia Estatal de Investigación PID2019-104683RB-I00
Drets:	Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, fins i tot amb finalitats comercials, sempre i quan es reconegui l'autoria de l'obra original.
Llengua:	Anglès
Document:	Article ; recerca ; Versió publicada
Publicat a:	Nature Nanotechnology, Vol. 19 (January 2024) , p. 514-523, ISSN 1748-3395

DOI: 10.1038/s41565-023-01570-5
PMID: 38212522

18 p, 2.8 MB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències de la salut i biociències > Institut de Neurociències (INc)
Documents de recerca > Documents dels grups de recerca de la UAB > Centres i grups de recerca (producció científica) > Ciències > Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2)
Articles > Articles de recerca
Articles > Articles publicats