„Opracowanie nowego typu mikroelektrod neurostymulacyjnych z wykorzystaniem hydrofilowej formy poli(3,4-etyleno-1,4-dioksytiofenu) jako przekaźnika sygnałów elektrycznych”

Grant IDUB YOUNG PW 1820/85/Z01/2023

Kierownik projektu mgr inż. Roman Gańczarczyk

Okres realizacji: 01.04.2023 – 31.03.2026

Przyznana kwota: 96 600,00 zł

Streszczenie: Intensywny rozwój nauk neurofzjologicznych wskazał na potrzebę konstrukcji nowych, specjalistycznych urządzeń zdolnych do transferu sygnałów elektrycznych pomiędzy urządzeniami elektronicznymi a organizmami żywymi. Proces rejestracji sygnałów elektrofizjologicznych oraz stymulacja zewnętrzna odpowiednich tkanek możliwa jest dzięki zastosowaniu zespołu układów mikroelektrod (MEA, ang. microelectrode array), wykonanych z materiałów wykazujących mieszane przewodnictwo: elektronowe oraz jonowe. W ramach proponowanego projektu badawczego zostaną przeprowadzone badania dotyczące możliwości zastosowania elektroaktywnego i hydrofilowego polimeru (hydroksy-PEDOT’u) jako warstwy aktywnej w MEA. Warstwy tego materiału zostaną otrzymane na drodze elektropolimeryzacji hydroksy-EDOT’u in situ na powierzchni specjalnie zaprojektowanych w tym celu mikroelektrod. Badania elektrochemiczne, spektroskopowe oraz strukturalne pozwolą na pełne scharakteryzowanie właściwości elektronowych i optycznych otrzymanych filmów polimerowych. W kontekście docelowego zastosowania otrzymanych tak MEA wykonane zostaną specjalistyczne, wysokoczęstotliwościowe pomiary prądowo-napięciowe. Ich wyniki umożliwią określenie parametrów procesu wstrzykiwania ładunku. Ważnym elementem podejmowanych prac będą także testy starzeniowe, które ze względu specyficzne środowisko pracy MEA stanowić będą podstawę oceny potencjału aplikacyjnego oraz konkurencyjności otrzymanych mikroelektrod.

Abstract: Increasing development of neuroscience stressed the demand for new technical devices accountable for biocompatible interfaces between electronic devices and living matter. Electrophysiological signal recording and external stimulation of particular tissues are possible with the use of microelectrode arrays (MEAs) fabricated with materials showing both electronic and ionic conductivity. Within the proposed project a series of studies will be conducted in order to assess the application potential of electroactive and hydrophilic polymer (hydroxy-PEDOT) as an active layer in MEAs. Layers of this material will be obtained by electropolymerization of hydroxy-EDOT in situ on the surface of specially designed microelectrodes. Electrochemical, spectroscopic, and structural studies allow necessary description of the electronic and optical properties of the electrodeposited polymer films. Considering the application of the designed MEAs high-frequency current-voltage measurements will be conducted. The results will determine parameters of charge injection processes. An important part of the anticipated experiments will also be ageing tests, which taking into account a very specific working environment of MEAs, will provide an insight into their potential application and competitiveness against currently used solutions.