近日，中国科学院深圳先进技术研究院医工所正高级工程师张翊团队，与深圳大学彭争春教授团队合作，在Advanced Functional Materials上发表了题为Fast Electrodeposition of MXene/PDA Composites for High-Performance Bioelectronic Interfaces: An In Vitro Evaluation的研究论文。该论文开发了一种简单的电化学加工技术，在常温常压下即可制备高性能MXene/PDA复合电极，为构筑新一代高性能生物电子界面提供了新策略。博士生曾齐为论文第一作者，张翊正高级工程师和彭争春教授为共同通讯作者，中国科学院深圳先进技术研究院与深圳大学为通讯单位。 

理想的生物电子界面通常要求生物电极满足低界面阻抗、优异的长期稳定性和生物安全性等实际要求，引入生物友好型纳米材料以增加有效表面积和相应的电化学性能是近年来常用的表面处理策略之一。而目前的技术仍主要依赖于昂贵的材料和制造方案，无法实现大批量、规模化生产，严重限制了实际应用。MXene作为一类新的二维过渡金属碳化物和/或氮化物，自2011年被发现以来引起了广泛的研究兴趣。然而，鉴于MXene与基底的粘附强度较低，在大多数文献报道中，通常将其作为掺杂成分之一，或作为导电油墨，然后通过滴涂、旋涂、印刷等方式加工成所需的电极。 

目前的生物电子，特别是大多数植入式器件，依然使用金属基材作为导体。大多数关于原位沉积制备MXene电极的报道都集中在电催化等工业应用上，且大多采用碳材料作为衬底。采取温和的方法在金属衬底上原位制备稳定性良好的MXene生物电极鲜有报道。为了解决上述问题，研究人员开发一种低成本、温和的原位制备方法（常温常压、低电压、快速沉积），在金属衬底上获得稳定可靠的MXene复合生物电极，使其兼备高电化学性能（低阻抗、高电荷存储能力）和优异的光热/光电、生物性能，可普适于功能化生物电子接口。 

团队在前期基础上，采用循环伏安法沉积法在金属衬底上制备了PDA粘附层，然后采用电泳沉积工艺在PDA层上制备MXene功能涂层。其中，PDA粘附层提供了至少两点好处：（a）为MXene沉积提供了中间粘附层，增强了其与金属衬底之间的附着力；（b）可适当提高衬底的亲水性，便于进一步的表界面修饰。所得到的MXene/PDA复合电极具有较低的电化学阻抗，阴极电荷存储能力约为未修饰基底的140倍，电荷注入能力也显著增加。该复合电极在经过1亿多次电脉冲刺激和1000次CV周期的连续电刺激下仍表现出优异的电化学稳定性。值得一提的是，该复合电极在近红外激光照射下具有高效且快速的光热响应。此外，它还表现出优异的光电化学活性，其光电流响应程度比裸电极高出近40倍，表现出优异的光电化学检测性能。 

由于优异的生物相容性，MXene/PDA复合生物电极也有望减轻神经系统并发症，这对植入式和其他生物医学应用具有较大吸引力。最重要的是，通过该策略制备的复合电极大大降低了成本，其他金属衬底，如钛、不锈钢等，也可采用类似的方式用MXene/PDA复合材料进行表界面修饰，具备较强的普适性。未来的研究应着眼于其在体外和体内的电生理性能和长期稳定性，并有望广泛用于新一代多功能生物电子接口。 

MXene/PDA复合电极的电沉积制备流程及性能表征。(a)-(c) MXene/PDA复合电极快速电沉积过程示意图，包括电化学预处理，电聚合PDA粘附层，以及电泳沉积MXene功能层。相应的MXene电泳迁移示意图如图c(ii)所示；(d) PDA电化学聚合的反应机理；(e)-(g) 分别为MXene/PDA复合电极的电化学稳定性、光热稳定性和光电化学传感性能。 

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