Pseudokapasitif MnO2 nanoyapılarına sahip esnek optoelektronik biyoarayüzlerin etkili nöron fotostimülasyonu için kullanımı

Bu tez, esnek optoelektronik biyoarayüzlerin güvenli ve verimli bir şekilde sinir hücrelerinin fotostimülasyonu için 3 boyutlu mangan dioksit (MnO2) nanoçiçeklerle entegrasyonunu araştırmaktadır. Optoelektronik biyoarayüzler, kablosuz ve elektriksel olarak sinir hücrelerinin kontrolü için önemli bir ilgi uyandırmaktadır. Porlu yapıya ve geniş yüzey alanına sahip 3 boyutlu psödokapasitif nanomalzemeler kullanarak, bu biyoarayüzler ışığı iyonik akımlara etkin bir şekilde dönüştürebilme özelliğine sahiptir ve yüksek elektrot-elektrolit kapasitesi gereksinimini karşılayabilmektedir. MnO2 nanoçiçekler, kimyasal banyo çöktürme yöntemiyle geri dönüş elektrodu üzerinde büyütülmüş olup, MnO2 tohum tabakası da döngüsel voltametri kullanılarak önceden kaplanmıştır. Nanoçiçekler düşük ışık yoğunluğu koşullarında bile (1 mW mm-2), yüksek bir arayüzey kapasitansı (10 mF cm-2'den büyük) ve fotogeneratik yük yoğunluğu (20 μC cm-2'den fazla) sergilemiştir. MnO2 nanoçiçekler, tersinir Faraday reaksiyonları aracılığıyla güvenli kapasitif akımlar oluşturmuş ve in vitro deneylerde hipokampal sinir hücreleri üzerinde herhangi bir toksisiteye neden olmamıştır, bu da elektrojenik hücrelerle entegrasyon için umut verici bir malzeme olduğunu göstermektedir. Optoelektronik biyoarayüzlerin işlevselliği, hipokampal sinir hücrelerinin tüm hücre yapılandırmasıyla yama kelepçesi elektrofizyolojisi kullanılarak değerlendirilmiş ve periyodik ışık atımlarına yanıt olarak tekrarlayan ve hızlı bir şekilde aksiyon potansiyellerinin tetiklenmesini ortaya koymuştur. Bu araştırma, elektrokimyasal olarak çöktürülen 3 boyutlu psödokapasitif nanomalzemelerin sinir hücrelerini optoelektronik yollarla etkili bir şekilde kontrol etmek için sağlam ve verimli bir yaklaşım olarak potansiyelini göstermiştir.