可植入性电极阵列一般是作用于心脏和大脑的器件，它们不可避免的要和相应的器官形成某种程度的界面。然而，目前这类器件都是基于与相关器官的力学性质完全不同的材料制成的。先前的研究表明，材料和器官之间刚度的不匹配会导致潜在的组织损伤，但目前还没有已报道的阵列器件表现出类似于器官的黏性行为。器官往往是粘弹性的，而且在受到过度的拉伸后会产生永久性的损伤。粘弹性性质可以使材料具有一定的流动性和可重塑性能力，因此构建具有粘弹性力学性质的电极阵列材料对于器官保护具有重要意义。目前的可植入型微型电极阵列都包含由金属薄膜构成的电极，显而易见，金属电极的刚度等力学性能与生物组织器官完全不匹配，而且金属薄膜在承受大的应变时会产生断裂。而人体心脏的环境对于金属电极来说就是时刻承受大应变的环境。这种植入器件由于力学性质的限制，在长时间使用后对器官造成的潜在危害不容忽视！纳米材料例如石墨烯和碳纳米管可以与细胞形成比较强而且具有一定柔性的界面，因此可以作为非常好的导体材料与凝胶掺杂，但是这种器件仅能制备成厘米级别，这在很大程度上限制了这类材料的使用。美国哈佛大学David J. Mooney团队报道了一类柔性电传导材料，由加载有导电碳纳米材料的超软粘弹性水凝胶基质组成，这种材料与器官组织表面具有非常好的兼容性。该工作以题为“Viscoelastic surface electrode arrays to interface with viscoelastic tissues”发表在《Nature Nanotechnology》上。
文章亮点：
1. 这种电极材料具有较好的粘弹性。实验使用小鼠心脏和羊肉皮层作为模型组织，测得这两种组织的储能模量为10 3和10 4数量级，损耗模量分别为10 2和10 4数量级，而柔性电极材料的储能模量和损耗模量分别可以控制在10 3-10 4之间以及10 2-10 4数量级之间。力学性质可以和组织相近，增加了对组织的兼容性。将该材料拉伸为自身长度的1000倍也不会破坏；
2. 采用离子导电藻酸盐基质制成，即使在低负载下，也可以实现电渗透;
3. 将该种材料实际应用于大脑和心脏组织中，发现该阵列材料与组织表面可以紧密的贴合，为记录和刺激提供了有前途的生物工程应用。
图1. 柔性电极阵列材料组成示意图
图2. 电极阵列在羊大脑组织上的贴合
图3. 电极材料在小鼠心脏和皮质表面组织中的贴合
来源：高分子科学前沿
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