来自美国得克萨斯大学达拉斯分校(The University of Texas at Dallas)的Joseph J.Pancrazio教授在Micromachines期刊发表了文章，提出了新型非晶碳化硅微电极阵列在老鼠脑部运动皮层的性能增强的研究。

可植入微电极阵列(MEAs)能够记录大脑皮层神经元的电活动，用于包括脑机接口在内的应用。然而，在长期植入条件下，由于大脑的异物反应，MEAs的记录能力会降低，所以开发具有新型涂层或架构的MEAs以减少组织反应尤为重要。本研究考察了具有相似架构但横截面面积不同的多支脚平面型硅基器件与低弯曲刚度的非晶硅碳化硅(a-SiC)微电极阵列(MEAs)的相对性能。这些器件的架构相同，但横截面面积有所差异，将横截面积较大的硅基阵列植入雌性Sprague-Dawley大鼠的运动皮层中，并在植入后16周内每周进行记录。在植入期间，比较了不同类型设备之间记录的单个单元指标。总体而言，在整个植入期间，a-SiC设备测量的单个单元表达量明显高于硅基MEAs。免疫组织化学分析表明，与硅基设备相比，a-SiC MEAs植入后大脑皮层周围的神经炎症和神经胶质增生减少。我们的研究结果表明，与本研究中使用的硅基设备相比，具有较小柄横截面积的a-SiC MEAs可以更稳定地记录单个单元活动，并且表现出较低的炎症反应。

材料和方法

此图显示了本研究中使用的a-SiC微电极阵列和硅基微电极阵列。(A)硅基MEAs的图像。(B)组装好的a-SiC型MEAs的图像。(C)硅基MEAs的支脚和电极位置的放大图像。(D)a-SiC型MEAs的支脚和电极位置的放大图像。将五只雌性Sprague-Dawley大鼠(美国马萨诸塞州威尔明顿市Charles River实验室)植入硅基MEAs，并与之前使用a-SiC MEAs(n=7)收集的数据进行比较。动物术后恢复7天后开始记录数据。

数据记录

此图显示了一个具有代表性的滤波神经记录、光栅图以及与两个单个单元相关的波形。(a)经过滤波的神经记录以及显示与两个单个单元相关的脉冲活动的点阵图，其中蓝色和粉色分别代表这两个单元。(b)从(a)所示的神经记录中识别出的两个单个单元，每个单元的平均波形以粗体显示。

数据分析

采用比例检验法对两组植入术后一周的AEY(活性电极产率)进行了比较。使用Shapiro-Wilk检验评估了单个单元Vpp和总寿命百分比变化的正态性，由于数据非正态，因此未通过检验。通过曼-惠特尼检验比较了聚类分析所确定的MEAs组的平均AEY。使用简单线性回归评估并比较了Vpp、噪声、SNR和时间内的峰电位率的组间分布情况。

使用Shapiro-Wilk检验评估了组织学数据的正态性，所有数据均符合正态分布。然后进行了两因素方差分析，以比较距植入孔的距离对a-SiC和硅基探针的GFAP强度和神经元密度的影响。随后进行了Tukey的事后检验，以确定a-SiC和硅基探针组织学在统计学上无差异的距离。数据以均值±标准误的形式呈现。统计分析使用GraphPad Prism(10.4.1(627)，Dotmatics，美国波士顿)进行。

结论

在这项研究中，作者证明了在为期16周的慢性研究中，a-SiC微电极阵列(MEAs)能够比基于硅的MEAs更稳定、更持久地记录单个神经元单元。这些记录保持了更高的活性电极产率(AEY)，同时各个通道在峰值到峰值电压方面也表现出更高的稳定性，并且能够检测到单个神经元单元的存在。这些改进的记录结果得到了组织学分析的支持，并且与硅基探针相比，在大脑皮层中植入的a-SiC探针对组织的反应更低。

总体而言，a-SiC微电极阵列(MEAs)为慢性神经记录提供了一个极具前景的平台，它具备增强的单个神经元单元记录性能、降低的免疫反应以及对周围神经元结构更好的保存能力。这些发现突显了a-SiC探头在延长和提升神经植入物的寿命及功能方面的潜力。