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背景神经电极是植入式神经装置的关键部件,也是其是实现电刺激或者电记录功能的基础。神经电极应用中面临两个主要问题,其中之一是电阻抗的增加,另一问题是纤维组织包裹及周围神经元凋亡。提高神经电极的生物相容性被认为可以减少纤维组织包裹和神经元凋亡,有利于建立长期稳定的电极组织界面,是神经科学研究的热点。对于神经电极而言,其绝缘部分与神经组织的接触面积远大于其导电部分,因此改良电极绝缘部分的生物相容性显得更为重要。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是神经电极常用的绝缘材料,在电极长期应用过程中存在蛋白吸附、纤维鞘形成、周围神经元减少的情况,生物相容性有待于提高。聚氨酯预聚体/聚乙烯醇水凝胶材料已用于骨关节的制备,展现出具有较好的成膜性以及生物相容性,是一种出色的生物材料。而聚氨酯预聚体/聚乙烯醇水凝胶在神经电极上的应用还没有相关研究。目的本文合成聚氨酯预聚体/聚乙烯醇(PPU/PVA)水凝胶,通过实验探讨其作为神经电极涂层材料对以聚二甲基硅氧烷为基底的神经电极进行改良的可行性。方法(1)聚氨酯预聚体与聚乙烯醇进行增链反应合成聚氨酯预聚体/聚乙烯醇水凝胶复合物,通过红外光谱验证复合物的生成,然后对其物理化学性质进行测试,包括吸水率、离子电导率、循环伏安和安全注入电荷量。并对复合物表面的非特异性蛋白吸附量进行测试。(2)分为涂覆有PPU/PVA水凝胶的PDMS膜、涂覆聚氨酯(PU)水凝胶的PDMS膜、无涂覆的PDMS膜、细胞培养板4个组,以PC12细胞为模型进行细胞学评价,观察细胞的增殖情况和突起的分化情况。(3)制作植入电极,分为涂覆PPU/PVA水凝胶、涂覆PU水凝胶、无涂覆的PDMS电极3个组,分别植入大鼠脑组织,6周后进行免疫组化染色。以电极周围神经元特异性标记物NeuN和星形胶质细胞特异性标志物GFAP的免疫强度为指标,评价PPU/PVA水凝胶,PU水凝胶对星形胶质细胞聚集和神经元凋亡的影响。结果(1)PPU/PVA水凝胶吸水率为224%,离子电导率为5.1 mS/cm,循环伏安测试表明氧化铱电极在涂覆PPU/PVA前后氧化还原峰发生的位移很小,且电极的阴极储存电荷量由54.95mC/cm2减低到48.26 mC/cm2,下降幅度也较小。涂覆PPU/PVA膜后的氧化铱电极的安全注入电荷量从4.0mC/cm2降低到3.0mC/cm2,下降仅1.0 mC/cm2,说明PPU/PVA膜对电极的电化学性能影响很小。同时,PPU/PVA水凝胶涂覆前后相比PDMS表面的非特异性纤维蛋白原吸附则减少了 92%。(2)与未涂覆的PDMS膜表面相比,PPU/PVA水凝胶涂覆的PDMS膜表面PC12的细胞密度和突起分化个数及长度明显增加(P<0.01),PU水凝胶涂覆组与PPU/PVA水凝胶涂覆的PDMS组之间无显著差异(P>0.05)。(3)涂覆PPU/PVA水凝胶和PU水凝胶的电极周围30～150μm内的多个距离点上,NeuN免疫强度高于无涂覆的PDMS电极(P<0.05)。在植入电极周围0～45μm内,涂覆PPU/PVA水凝胶后GFAP强度低于无涂覆的PDMS(P p<0.05),而在50～150μm这个范围内,两者之间是接近的。涂覆PU水凝胶的电极周围0～150μm内GFAP强度低于无涂覆的PDMS电极(P<0.05)。结论PPU/PVA水凝胶涂层有较好的适用于神经涂层材料的理化性质。PPU/PVA水凝胶涂层可以改善PDMS表面的细胞增殖和生长情况,减少PDMS电极周围的组织包裹和神经元凋亡,提高PDMS的生物相容性,有望作为神经电极的涂层材料应用于临床。