Annular Conductive Hydrogel‐Mediated Wireless Electrical Stimulation for Augmenting Neurogenesis

神经发生 自愈水凝胶 材料科学 聚苯胺 生物相容性 生物医学工程 神经科学 医学 生物 聚合物 聚合 高分子化学 冶金 复合材料
作者
Jing Hong,Zhanchi Zhu,Zhaojun Wang,Jiawei Li,Zhongqing Liu,Rui Tan,Ying Hao,Guosheng Cheng
出处
期刊:Advanced Healthcare Materials [Wiley]
卷期号:13 (22) 被引量:4
标识
DOI:10.1002/adhm.202400624
摘要

Electrical stimulation (ES) has a remarkable capacity to regulate neuronal differentiation and neurogenesis in the treatment of various neurological diseases. However, wired devices connected to the stimulating electrode and the mechanical mismatch between conventional rigid electrodes and soft tissues restrict their motion and cause possible infections, thereby limiting their clinical utility. An approach integrating the advantages of wireless techniques and soft hydrogels provides new insights into ES-induced nerve regeneration. Herein, a flexible and implantable wireless ES-responsive electrode based on an annular gelatin methacrylate-polyaniline (Gel/Pani) hydrogel is fabricated and used as a secondary coil to achieve wireless ES via electromagnetic induction in the presence of a primary coil. The Gel/Pani hydrogels exhibit favorable biocompatibility, biodegradability, conductivity, and compression resistance. The annular electrode of the Gel/Pani conductive hydrogel (AECH) supports neural stem cell growth, while the applied wireless ES facilitates neuronal differentiation and the formation of functional neural networks in vitro. Furthermore, AECH is implanted in vivo in rats with ischemic stroke and the results reveal that AECH-mediated wireless ES significantly ameliorates brain impairment and neurological function by activating endogenous neurogenesis. This novel flexible hydrogel system addresses wireless stimulation and implantable technical challenges, holding great potential for the treatment of neurodegenerative diseases.
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