Abstract Implantable devices interfacing with peripheral nerves exhibit limited longevity and resolution. Poor nerve-electrode interface quality, invasive surgical placement and development of foreign body reaction combine to limit research and clinical application of these devices. Here, we develop cuff implants with an ultraconformable design that achieve high-quality and stable interfacing with nerves in chronic implantation scenarios. When implanted in sensorimotor nerves of the arm in awake rats for 21 days, the devices recorded nerve action potentials with fascicle-specific resolution and extracted from these the conduction velocity and direction of propagation. The ultraconformable cuffs exhibited high biocompatibility, producing lower levels of fibrotic scarring than clinically equivalent PDMS silicone cuffs. In addition to recording nerve activity, the devices were able to modulate nerve activity at sub-nerve resolution to produce a wide range of paw movements. The developed implantable devices represent a platform enabling new forms of fine nerve signal sensing and modulation, with applications in physiology research and closed-loop therapeutics.

Abstract The enteric nervous system represents a primary point of contact for a host of factors that influence bodily health and behavior. This division of the autonomic nervous system is unique in both its extensivity, with neurons distributed throughout the gastrointestinal tract from the esophagus to the rectum, and its capability for local information processing. Here, we show the construction and validation of a bioelectronic device to access neural information produced and processed in the gastrointestinal tract. We designed an implant and concurrent surgical procedure to place a neural recording device within the wall of the colon of rodents. We captured complex multi-frequency electrophysiological responses to neural stimulants and show that we can record activity in the context of mechanical activity mimicking gut motility. We also show the feasibility of utilizing this device for recording colonic activity in freely-moving animals. This work represents a step forward in devising functional bioelectronic devices for understanding the complex pathways of the gut-brain axis. One-Sentence Summary Bioelectronic device for real-time collection of neural information from the enteric nervous system.

Bioelectronics hold the key for understanding and treating disease. However, achieving stable, long-term interfaces between electronics and the body remains a challenge. Implantation of a bioelectronic device typically initiates a foreign body response, which can limit long-term recording and stimulation efficacy. Techniques from regenerative medicine have shown a high propensity for promoting integration of implants with surrounding tissue, but these implants lack the capabilities for the sophisticated recording and actuation afforded by electronics. Combining these two fields can achieve the best of both worlds. Here, we show the construction of a hybrid implant system for creating long-term interfaces with tissue. We create implants by combining a microelectrode array with a bioresorbable and remodellable gel. These implants are shown to produce a minimal foreign body response when placed into musculature, allowing us to record long-term electromyographic signals with high spatial resolution. This device platform drives the possibility for a new generation of implantable electronics for long-term interfacing.