第一部分背景与目的：植入式神经电极长期生物相容性不佳是目前制约植入式神经电刺激器械临床应用的一个主要问题,为了提高电极的生物相容性,我们合成了一种含有聚乙二醇(PEG)的聚氨酯(PU)水凝胶材料,并探讨其作为基于聚甲氧基硅氧烷(PDMS)的神经电极涂层的可行性。方法：用分子量分别为400,600和1000的PEG合成了三种PU水凝胶材料,然后进行溶胀率和离子导电率测试,挑选出最合适的做进一步研究。对涂覆有PU水凝胶的电极进行阻抗分析,观察水凝胶涂层对电极阻抗的影响；测定PU水凝胶薄膜的接触角和蛋白吸附情况,以了解其表面性质；通过等离子体处理,将水凝胶材料涂覆到神经电极的基底材料PDMS上,然后在PDMS膜和涂覆有PU水凝胶的PDMS膜上进行PC12细胞培养,观察水凝胶涂层对细胞生长、突起生长的影响；最后,我们将PDMS植入体和涂覆有PU水凝胶的PDMS植入体植入到大鼠脑皮层中,6周后取脑组织,然后进行星形胶质细胞的标志物GFAP和神经元特异性标志物NeuN的免疫组化染色,评价PU水凝胶材料在体内的生物相容性。结果：由PEG1000合成出的PU水凝胶具有较好的离子电导率和合适的溶胀率,阻抗分析表明,PU水凝胶涂层对电极阻抗的影响很小。此外,PU水凝胶涂层能明显降低纤维蛋白原的吸附,PC12细胞在涂覆有PU水凝胶的PDMS膜上生长的要比在PDMS膜上好,并且分化出的突起更多更长。免疫组化的结果表明,相对于PDMS植入体(n=8)来说,在涂覆有PU水凝胶的植入体(n=10)周围140μm的范围内,GFAP的表达较少,而NeuN的表达较多,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论：PU水凝胶涂层可以改善基于PDMS的神经电极的生物相容性,适合作为神经电极的涂层材料。第二部分目的：我们设计了一个新型的细胞电刺激装置,在评价其安全性和有效性之后,观察电刺激对神经干细胞分化的影响。方法：将PC12细胞种植在电刺激装置的底部,饥饿处理6小时后,给予交流电刺激,每隔1小时刺激一次,电流强度为2.8mA,连续刺激5天,然后进行细胞骨架蛋白β-Ⅲ-tubulin免疫荧光染色,观察电刺激对PC12细胞的活性以及突起生长的影响。确定安全有效的刺激强度之后,将神经干细胞种植在电刺激装置底部,给予电刺激,连续刺激3天之后,进行β-Ⅲ-tubulin和GFAP免疫荧光染色,观察电刺激对神经干细胞分化的影响。结果：电刺激PC12细胞5天之后,刺激组细胞数量有所减少,但是PC12细胞分化出的突起要比对照组长。用同样大小的电流强度刺激神经干细胞3天后,刺激组神经元数量明显少于对照组,星形胶质细胞数量也要少于对照组,但是没有神经元明显。调整电刺激参数后,我们未能观察到电刺激对神经干细胞的分化有明显的影响。结论：我们设计的这一电刺激装置,可以促进PC12细胞突起的生长,说明这一装置是有效的。另外,电刺激神经干细胞分化时,同样的刺激强度,刺激组神经元数量明显少于对照组,说明神经元对电刺激更加敏感,也说明交流电刺激对细胞的活性是有影响的。对电刺激参数进行调整之后,我们目前未能发现电刺激对神经干细胞的分化有明显的影响,推测可能与分化培养基中胎牛血清的作用太强,因而电刺激的作用不能凸显出来有关。