In recent years, photothermal stimulation methods using plasmonic metal nanoparticles have emerged as non-genetic optical techniques in neuromodulation. Although nanoparticle-based photothermal stimulation shows great potential in the excitation and the inhibition of neural activity, the complex synthesis processes of the nanoparticles and the lack of large-area deposition methods can be limiting factors for the development of photothermal neural devices. In this paper, we propose a plasmonic gold nanofilm, fabricated by a standard thermal evaporation process, as a simple and mass-producible photothermal neural interface layer for microelectrode array (MEA) chips. The absorption of the gold nanofilm at near infrared wavelengths is optimized to maximize the photothermal effect by varying the thickness and microstructure of the gold nanofilm. With the optimized conditions, a significantly strong photothermal effect is applied on MEAs without affecting the neural signal recording capability. Finally, primary rat hippocampal neuronal cultures are used to show that the photothermal neural inhibition using the gold nanofilm is as effective as that using the plasmonic nanoparticles. Due to the greater simplicity and versatility of the fabrication process, the plasmonic gold nanofilm can provide a promising solution for the mass production of photothermal platforms.

中文翻译：

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热等离子体金纳米膜，用于简单且可大量生产的光热神经接口†

近年来，使用等离激元金属纳米粒子的光热刺激方法已成为神经调节中的非遗传​​光学技术。尽管基于纳米粒子的光热刺激在激发和抑制神经活动方面显示出巨大潜力，但是纳米粒子的复杂合成过程和缺乏大面积沉积方法仍可能成为光热神经装置发展的限制因素。在本文中，我们提出了一种通过标准热蒸发工艺制备的等离激元金纳米膜，作为用于微电极阵列（MEA）芯片的简单且可大量生产的光热神经界面层。通过改变金纳米膜的厚度和微观结构，优化了金纳米膜在近红外波长处的吸收以最大化光热效应。通过优化的条件，在不影响神经信号记录能力的情况下，在MEA上施加了非常强的光热效应。最后，使用原代大鼠海马神经元培养物表明，使用金纳米膜对光热神经的抑制作用与使用等离激元纳米颗粒的神经热抑制作用一样有效。由于制造过程的更大的简便性和多功能性，等离激元金纳米膜可以为光热平台的批量生产提供有前途的解决方案。原代大鼠海马神经元培养物显示使用金纳米膜的光热神经抑制与使用等离激元纳米颗粒的光热神经抑制同样有效。由于制造过程的更大的简便性和多功能性，等离激元金纳米膜可以为光热平台的批量生产提供有前途的解决方案。原代大鼠海马神经元培养物显示使用金纳米膜的光热神经抑制与使用等离激元纳米颗粒的光热神经抑制同样有效。由于制造过程的更大的简便性和多功能性，等离激元金纳米膜可以为光热平台的批量生产提供有前途的解决方案。