Fabrication and characterization of nanostructured electrodes for more efficient low‐invasiveness neural interfaces

Abstract

Neurological disorders produce serious cognitive and motor disabilities, and they account for 7% of total global disease burden, measured in disability‐adjusted life years. In addition, the life expectancy has been continuously growing during the last decades and, as a consequence, neurodegenerative disorders are becoming more prevalent representing a larger part of the healthcare efforts and expenses. Every year, treating brain conditions accounts for 35% of Europe’s disease burden with a yearly cost of €798.000 million. Despite the efforts performed in the medical and science fields, the cure for most of the neurological disorders is far from being achieved. One of the most efficient strategies to treat neurological disorders is the use of implanted electrodes to produce neural electrical stimulation. Furthermore, electrodes are one of the main neural interfaces used in diagnostics techniques, and for the study of the neural activity in basic investigation, in vitro and in vivo. Despite their enormous potential, these electrodes face nowadays limitations. Generally, they are too big, producing unspecific stimulation that can lead to secondary effects. Their size reduction is limited by the associated impedance increase, which restricts their charge‐injection to the tissue...Los trastornos neurológicos producen graves discapacidades cognitivas y motoras y suponen actualmente el 7% de la carga global de morbilidad, medida en años de vida ajustados por discapacidad. Además, el aumento progresivo en la esperanza de vida de las últimas décadas ha incrementado la prevalencia de las enfermedades neurodegenerativas, produciéndose una mayor demanda de recursos médicos y un incremento del coste económico asociado. Cada año, el tratamiento de enfermedades cerebrales supone el 35% del gasto total médico europeo, con un coste de 798.000millones de euros. A pesar de los esfuerzos realizados en medicina y otras ciencias, actualmente no existe una cura para la mayoría de las enfermedades neurológicas. Una de las terapias más utilizadas en clínica es la estimulación eléctrica neuronal con electrodos implantados. Los electrodos se usan extensamente en técnicas de diagnóstico y en el estudio de la actividad neuronal, in vitro e in vivo. Sin embargo, a pesar de su enorme potencial, su uso lleva asociadas algunas limitaciones. En general son grandes, por lo que la estimulación neuronal no es localizada, pudiendo producir efectos secundarios, y la reducción de su tamaño lleva asociada un incremento de su impedancia, reduciéndose su capacidad de inyección de carga...