Surface-Grafted Biocompatible Polymer Conductors for Stable and Compliant Electrodes for Brain Interfaces.
PEDOT
SI‐ATRP
neural interface
polymer brushes
self‐assembly
Journal
Advanced healthcare materials
ISSN: 2192-2659
Titre abrégé: Adv Healthc Mater
Pays: Germany
ID NLM: 101581613
Informations de publication
Date de publication:
16 Jul 2024
16 Jul 2024
Historique:
revised:
02
07
2024
received:
22
06
2024
medline:
16
7
2024
pubmed:
16
7
2024
entrez:
16
7
2024
Statut:
aheadofprint
Résumé
Durable and conductive interfaces that enable chronic and high-resolution recording of neural activity are essential for understanding and treating neurodegenerative disorders. These chronic implants require long-term stability and small contact areas. Consequently, they are often coated with a blend of conductive polymers and are crosslinked to enhance durability despite the potentially deleterious effect of crosslinking on the mechanical and electrical properties. Here the grafting of the poly(3,4 ethylenedioxythiophene) scaffold, poly(styrenesulfonate)-b-poly(poly(ethylene glycol) methyl ether methacrylate block copolymer brush to gold, in a controlled and tunable manner, by surface-initiated atom-transfer radical polymerization (SI-ATRP) is described. This "block-brush" provides high volumetric capacitance (120 F cm
Identifiants
pubmed: 39011811
doi: 10.1002/adhm.202402215
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2402215Subventions
Organisme : Air Force Office of Scientific Research
ID : FA9550-19-1-0278
Organisme : National Institutes of Health's Brain Research
Organisme : BRAIN Initiative
ID : UG3NS123723-01
Organisme : BRAIN Initiative
ID : R01NS123655-01
Organisme : NIBIB NIH HHS
ID : DP2-EB029757
Pays : United States
Organisme : UC President's Dissertation Year Fellowship
Organisme : Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Organisme : Kuwait Foundation for the Advancement of Sciences
Organisme : National Science Foundation Major Research Instrumentation Program
ID : CHE-1338173
Organisme : UC Irvine Materials Research Institute
Organisme : Alfred P. Sloan Foundation
Organisme : H2020 Marie Skłodowska-Curie Actions
ID : 898571
Organisme : National Science Foundation Disability and Rehabilitation Engineering
ID : CBET-2223566
Organisme : National Science Foundation
ID : 1845683
Organisme : National Science Foundation
ID : ECCS-1542148
Organisme : National Science Foundation
ID : DMR-2011967
Organisme : National Science Foundation
ID : DMR-2011924
Informations de copyright
© 2024 Wiley‐VCH GmbH.
Références
R. P. Lesser, H. Lueders, D. S. Dinner, J. Hahn, L. Cohen, Brain 1984, 107, 275.
E. R. Dorsey, R. Constantinescu, J. P. Thompson, K. M. Biglan, R. G. Holloway, K. Kieburtz, F. J. Marshall, B. M. Ravina, G. Schifitto, A. Siderowf, C. M. Tanner, Neurology 2007, 68, 384.
N. Li, Y. Li, Z. Cheng, Y. Liu, Y. Dai, S. Kang, S. Li, N. Shan, S. Wai, A. Ziaja, Y. Wang, J. Strzalka, W. Liu, C. Zhang, X. Gu, J. Hubbell, B. Tian, S. Wang, Science 2023, 381, 686.
E. C. Leuthardt, G. Schalk, J. R. Wolpaw, J. R. Ojemann, D. W. Moran, J. Neural Eng. 2004, 1, 63.
M. P. Branco, S. H. Geukes, E. J. Aarnoutse, N. F. Ramsey, M. J. Vansteensel, Eur. J. Neurosci. 2023, 57, 1260.
H. Yuk, B. Lu, X. Zhao, Chem. Soc. Rev. 2019, 48, 1642.
G. Hong, C. M. Lieber, Nat. Rev. Neurosci. 2019, 20, 330.
R. Vatsyayan, J. Lee, A. M. Bourhis, Y. Tchoe, D. R. Cleary, K. J. Tonsfeldt, K. Lee, R. Montgomery‐Walsh, A. C. Paulk, H. Sang, S. S. Cash, S. A. Dayeh, MRS Bull. 2023, 48, 531.
K. M. Szostak, L. Grand, T. G. Constandinou, Front. Neurosci. 2017, 11, 1.
R. Green, M. R. Abidian, R. Green, M. R. Abidian, Adv. Mater. 2015, 27, 7620.
Y. Jiang, Z. Zhang, Y.‐X. Wang, D. Li, C.‐T. Coen, E. Hwaun, G. Chen, H.‐C. Wu, D. Zhong, S. Niu, et al., Science 2022, 375, 1411.
A. V Volkov, K. Wijeratne, E. Mitraka, U. Ail, D. Zhao, K. Tybrandt, J. W. Andreasen, M. Berggren, X. Crispin, I. V. Zozoulenko, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1700329.
M. D. Ferro, N. A. Melosh, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704335.
S. H. Sunwoo, S. I. Han, H. Joo, G. D. Cha, D. Kim, S. H. Choi, T. Hyeon, D. H. Kim, Matter 2020, 3, 1923.
U. Lang, N. Naujoks, J. Dual, Synth. Met. 2009, 159, 473.
S. Benaglia, S. Drakopoulou, F. Biscarini, R. Garcia, Nanoscale 2022, 14, 14146.
J. Qu, L. Ouyang, C. C. Kuo, D. C. Martin, Acta Biomater. 2016, 31, 114.
N. Lopez‐Larrea, M. Criado‐Gonzalez, A. Dominguez‐Alfaro, N. Alegret, I. Del Agua, B. Marchiori, D. Mecerreyes, ACS Appl. Polym. Mater. 2022, 2022, 6749.
R. Blau, A. X. Chen, B. Polat, L. L. Becerra, R. Runser, B. Zamanimeymian, K. Choudhary, D. J. Lipomi, ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 4823.
S. M. Wellman, J. R. Eles, K. A. Ludwig, J. P. Seymour, N. J. Michelson, W. E. Mcfadden, A. L. Vazquez, T. D. Y. Kozai, Adv. Funct. Mater. 2017, 28, 1701269.
S. M. Won, E. Song, J. Zhao, J. Li, J. Rivnay, J. A. Rogers, Adv. Mater. 2018, 30, 1800534.
M. Ganji, L. Hossain, A. Tanaka, M. Thunemann, E. Halgren, V. Gilja, A. Devor, S. A. Dayeh, Adv. Healthc. Mater. 2018, 7, 1800923.
G. Raos, B. Zappone, Macromolecules 2021, 54, 10617.
A. S. Pranti, A. Schander, A. Bödecker, W. Lang, Sens. Actuators, B 2018, 275, 382.
A. Inoue, H. Yuk, B. Lu, X. Zhao, Sci. Adv. 2020, 6, eaay5394.
L. Ouyang, B. Wei, C. Chen Kuo, S. Pathak, B. Farrell, D. C. Martin, Sci. Adv. 2017, 3, e1600448.
G. Dijk, A. L. Rutz, G. G. Malliaras, Adv. Mater. Technol. 2020, 5, 1900662.
A. Håkansson, S. Han, S. Wang, J. Lu, S. Braun, M. Fahlman, M. Berggren, X. Crispin, S. Fabiano, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2017, 55, 814.
P. D'Angelo, N. Coppedè, G. Tarabella, A. Romeo, F. Gentile, S. Iannotta, E. Di Fabrizio, R. Mosca, Org. Electron. 2014, 15, 3016.
P. D'angelo, G. Tarabella, A. Romeo, S. L. Marasso, A. Verna, M. Cocuzza, C. Peruzzi, D. Vurro, S. Iannotta, Materials 2018, 12, 9.
G. Cellot, P. Lagonegro, G. Tarabella, D. Scaini, F. Fabbri, S. Iannotta, M. Prato, G. Salviati, L. Ballerini, Front. Neurosci. 2016, 1, 521.
K. L. Mulfort, J. Ryu, Q. Zhou, Polymer (Guildf) 2003, 44, 3185.
G. Grześ, K. Wolski, T. Uchacz, J. Bała, B. Louis, I. G. Scheblykin, S. Zapotoczny, Int. J. Mol. Sci. 2022, 23, 5886.
J. X. Tuermer‐Lee, A. Lim, L. Ah, R. Blau, Y.i Qie, W. Shipley, L. V. Kayser, S. M. Russman, A. R. Tao, S. A. Dayeh, D. J. Lipomi, ACS Macro Lett. 2023, 12, 1718.
A. J. Hackett, J. Malmströ, P. J. Molino, J. E. Gautrot, H. Zhang, M. J. Higgins, G. G. Wallace, D. E. Williams Ab, J. Travas‐Sejdic, J. Mater. Chem. B 2015, 3, 9285.
M. Kesik, H. Akbulut, S. Söylemez, Ş. C. Cevher, G. Hızalan, Y. Arslan Udum, T. Endo, S. Yamada, A. Çırpan, Y. Yağcı, L. Toppare, Polym. Chem. 2014, 5, 6295.
K. C. Spencer, J. C. Sy, K. B. Ramadi, A. M. Graybiel, R. Langer, M. J. Cima, Sci. Rep. 2017, 7, 1952.
Y. Shin, H. S. Lee, Y. J. Hong, S.‐H. Sunwoo, O. K. Park, S. H. Choi, D.‐H. Kim, S. Lee, Sci. Adv. 2024, 10, 7724.
P. Li, K. Sun, J. Ouyang, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 18415.
D. Alemu Mengistie, P.‐C. Wang, C.‐W. Chu, J. Mater. Chem. A 2013, 1, 9907.
A. Fortenberry, S. A. Mohammad, T. A. Werfel, A. E. Smith, Macromol. Rapid Commun. 2022, 43, e2200420.
A. C. Lazanas, M. I. Prodromidis, ACS Meas. Sci. Au 2023, 2023, 162.
Y. Liu, J. Liu, S. Chen, T. Lei, Y. Kim, S. Niu, H. Wang, X. Wang, A. M. Foudeh, J. B. H. Tok, Z. Bao, Nat. Biomed. Eng. 2019, 3, 58.
A. Williamson, M. Ferro, P. Leleux, E. Ismailova, A. Kaszas, T. Doublet, P. Quilichini, J. Rivnay, B. Rózsa, G. Katona, C. Bernard, G. G. Malliaras, Adv. Mater. 2015, 27, 4405.
J. Rivnay, P. Leleux, M. Ferro, M. Sessolo, A. Williamson, D. A. Koutsouras, D. Khodagholy, M. Ramuz, X. Strakosas, R. M. Owens, C. Benar, J.‐M. Badier, C. Bernard, G. G. Malliaras, Sci. Adv. 2015, 1, 1400251.
P. O. Osazuwa, C.‐Y. Lo, X. Feng, A. Nolin, C. Dhong, L. V. Kayser, ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 54711.
J. Goding, A. Gilmour, P. Martens, L. Poole‐Warren, R. Green, J. Goding, A. Gilmour, P. Martens, L. Poole‐Warren, R. Green, Adv. Healthc. Mater. 2017, 6, 1601177.
Y. Gao, J. Chen, X. Han, Y. Pan, P. Wang, T. Wang, T. Lu, Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 2003207.
M. Liu, Q. Chen, J. Micro/Nanolithogr., MEMS, MOEMS 2007, 6, 023008.
A. M. Díez‐Pascual, Polymers 2021, 13, 2445.
B. Yao, H. Wang, Q. Zhou, M. Wu, M. Zhang, C. Li, G. Shi, Adv. Mater. 2017, 29, 1700974.
M. ElMahmoudy, S. Inal, A. Charrier, I. Uguz, G. G. Malliaras, S. Sanaur, Macromol. Mater. Eng. 2017, 302, 1600497.
N. B. Thielen, E. Meng, J. Neural Eng. 2021, 18, 041003.
M. Ganji, A. Tanaka, V. Gilja, E. Halgren, S. A. Dayeh, Adv. Funct. Mater. 2017, 27, 1703019.
S. F. Lempka, P. G. Patil, Curr. Opin. Biomed. Eng. 2018, 8, 51.
T. Koeglsperger, C. Palleis, F. Hell, J. H. Mehrkens, K. Bötzel, Front. Neurol. 2019, 10, 442748.
C. Boehler, F. Oberueber, S. Schlabach, T. Stieglitz, M. Asplund, ACS Appl. Mater. Interfaces 2017, 9, 189.
C. C. H. Petersen, Neuron 2007, 56, 339.
M. Ganji, A. C. Paulk, J. C. Yang, N. W. Vahidi, S. H. Lee, R. Liu, L. Hossain, E. M. Arneodo, M. Thunemann, M. Shigyo, A. Tanaka, S. B. Ryu, S. W. Lee, Y. Tchoe, M. Marsala, A. Devor, D. R. Cleary, J. R. Martin, H. Oh, V. Gilja, T. Q. Gentner, S. I. Fried, E. Halgren, S. S. Cash, S. A. Dayeh, Nano Lett. 2019, 19, 6244.
C. M. Proctor, J. Rivnay, G. G. Malliaras, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2016, 54, 1433.
A. Hå, S. Han, S. Wang, J. Lu, S. Braun, M. Fahlman, M. Berggren, X. Crispin, S. Fabiano, J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2017, 55, 1406.
G. L. Whiting, H. J. Snaith, S. Khodabakhsh, J. W. Andreasen, D. W. Breiby, M. M. Nielsen, N. C. Greenham, R. H. Friend, W. T. S. Huck, Nano Lett. 2006, 6, 573.
K. Jalili, F. Abbasi, L. Behboodpour, J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2019, 93, 118.
M.‐X. Shen, Z.‐X. Zhang, J.‐T. Yang, G.‐Y. Xiong, Polymers (Basel) 2019, 11, 981.
J. D. Hochberg, D. M. Wirth, J. K. Pokorski, Macromol. Biosci. 2022, 22, 2200292.
N. Kim, S. Kee, H. Lee, B. H. Lee, Y. H. Kahng, Y.‐R. Jo, B.‐J. Kim, K. Lee, Adv. Mater. 2013, 26, 2268.
J. Huang, P. F. Miller, J. C. De Mello, A. J. De Mello, D. D. C. Bradley, Synth. Met. 2003, 139, 569.
K. L. Robinson, M. A. Khan, M. V. de Paz Bá, X. S. Wang, S. P. Armes, Macromolecules 2023, 34, 3155.
L. V. Kayser, M. D. Russell, D. Rodriquez, S. N. Abuhamdieh, C. Dhong, S. Khan, A. N. Stein, J. Ramírez, D. J. Lipomi, Chem. Mater. 2018, 30, 4459.
R. Ortiz, S. Olsen, E. Thormann, Langmuir 2018, 34, 4455.
G. Emilsson, R. L. Schoch, L. Feuz, H. Ö Fredrik, R. Y. H. Lim, A. B. Dahlin, ACS Appl. Mater. Interfaces 2015, 7, 7505.
M. Ganji, E. Kaestner, J. Hermiz, N. Rogers, A. Tanaka, D. Cleary, S. H. Lee, J. Snider, M. Halgren, G. R. Cosgrove, B. S. Carter, D. Barba, I. Uguz, G. G. Malliaras, S. S. Cash, V. Gilja, E. Halgren, S. A. Dayeh, Adv. Funct. Mater. 2017, 28, 1700232.
R. Caldwell, M. G. Street, R. Sharma, P. Takmakov, B. Baker, L. Rieth, Biomaterials 2020, 232, 119731.
Q. Huang, I. Yoon, J. Villanueva, K. Kim, D. J. Sirbuly, Soft Matter 2014, 10, 8001.
E. K. Dimitriadis, F. Horkay, J. Maresca, B. Kachar, R. S. Chadwick, Biophys. J. 2002, 82, 2798.
G. Stan, F. W. Delrio, R. I. Maccuspie, R. F. Cook, J. Phys. Chem. B 2012, 116, 3138.
D. A. Schwarz, M. A. Lebedev, T. L. Hanson, D. F. Dimitrov, G. Lehew, J. Meloy, S. Rajangam, V. Subramanian, P. J. Ifft, Z. Li, A. Ramakrishnan, A. Tate, K. Z. Zhuang, M. A. L. Nicolelis, Nat. Methods 2014, 11, 670.
H. Lee, R. V. Bellamkonda, W. Sun, M. E. Levenston, J. Neural Eng. 2005, 2, 81.
P. J. Rousche, D. S. Pellinen, D. P. Pivin, J. C. Williams, R. J. Vetter, D. R. Kipke, IEEE Trans. Biomed. Eng. 2001, 48, 361.
A. Kausar, Int. J. Polym. Mater. Polym. Biomater. 2015, 64, 184.
B. T. N. C. Andrade, A. C. D. S. Bezerra, C. R. Calado, Matéria (Rio de Janeiro) 2019, 24, e12417.
B. W. Chieng, N. A. Ibrahim, W. M. Z. W. Yunus, M. Z. Hussein, Polymers 2013, 6, 93.
N. S. Vrandečić, M. Erceg, M. Jakić, I. Klarić, Thermochim. Acta 2010, 498, 71.
D. Won, J. Kim, J. Choi, H. Kim, S. Han, I. Ha, J. Bang, K. K. Kim, Y. Lee, T.‐S. Kim, J.‐H. Park, C.‐Y. Kim, S. H. Ko, Sci. Adv. 2022, 8, 3209.
L. H. Rong, X. Cheng, J. Ge, O. K. Krebs, J. R. Capadona, E. B. Caldona, R. C. Advincula, ACS Appl. Polym. Mater. 2022, 4, 6449.
S. Bhatt, J. Pulpytel, M. Mirshahi, F. Arefi‐Khonsari, ACS Macro Lett. 2012, 1, 764
G. M. Veith, M. Doucet, R. L. Sacci, B. Vacaliuc, J. K. Baldwin, J. F. Browning, Sci. Rep. 2017, 7, 6326.