In-vitro Electrochemical Stability Evaluation of a Flexible MEMS...

In-vitro Electrochemical Stability Evaluation of a Flexible MEMS Microelectrode of a Flexible MEMS Microelectrode 视网膜柔性MEMS微电极是一种应用于生物医学领域的微电极技术，该技术的发展与应用对于视觉假体技术的发展具有重要的意义。在生物医学工程领域，尤其是在视觉假体的开发过程中，微电极的作用是传递电刺激，从而实现对特定生物组织的电刺激，从而达到治疗或诊断的目的。电化学稳定性评估则是这类微电极研究中的重要环节，它是衡量微电极在特定条件下保持其电化学性能不变的能力。 在这篇论文中，研究者们主要采用三电极测试法研究了视网膜柔性MEMS微电极的体外电化学稳定性。三电极测试法是一种常见的电化学测试方法，它包括工作电极、辅助电极和参比电极三种电极，能够准确测量出电极的电化学阻抗和溶液的pH值变化等参数。 实验结果表明，当体外测试的磷酸盐缓冲溶液（PBS）温度在人体生理性体温范围（35℃~40℃）内变化时，电极的电化学阻抗基本没有发生显著变化。电化学阻抗是衡量电极在特定频率下的交流电阻大小，它通常用来描述电极材料在电解液中的电化学性能，与电极材料的导电性、电化学反应性等因素有关。电化学阻抗的稳定性是电极能够长期使用的基础，是评价电极性能的重要指标。 另一方面，研究者们还发现，在负后正的双相微电流脉冲刺激下，电极附近区域的生理盐水pH值发生了变化，且pH值的变化量随着刺激电流频率的增大而减小。具体来说，当刺激频率从1Hz增加到100Hz时，由于微电流刺激导致的pH变化值从0.03降低到了0.005。这个结果说明，电极在不同频率下的电流刺激会导致周围环境pH的改变，而且这种改变受到电流频率的影响。这可能与微电流刺激下电极表面的化学反应有关，比如电解反应等。 当电极施加单相电流刺激时（频率为150Hz，幅值为50μA），体外生理盐水的pH值随时间呈线性变化。正相刺激后pH值增加了0.15，负相刺激后pH值减少了0.15。这表明电流刺激对电极附近区域的pH值有显著的影响。pH值的变化可能会影响电极表面的电荷平衡状态，从而影响电极的电化学性能和生物兼容性。 体外电化学性能测试能够直接评价神经微电极的电化学性能，对于视觉假体的安全性和有效性有着重要的影响。通常认为，电极的阻抗越低，其电刺激效果越好，并且具有更好的长期安全刺激能力。 此外，文章还提到，目前评估神经刺激电极电化学特性的一般方法包括循环伏安法、阻抗谱法和瞬态电压法等，但这些测试通常是在室温环境下进行的，而人体生理性体温范围为35℃~40℃。这意味着，电极在实际生理环境下的性能可能会与实验室条件下有所不同。 总结来说，本研究通过体外实验，对视网膜柔性MEMS微电极在人体生理温度范围内的电化学稳定性进行了评估，发现电极阻抗和周围溶液pH值变化受多种因素的影响，这些结果对于微电极的设计和改进具有重要的参考价值。同时，该研究也为进一步的人体植入测试提供了理论依据和数据支持，有助于提升视觉假体的安全性和功能性。