植入式人機接口是人機協(xié)同的重要發(fā)展方向，包括中樞-機接口（如腦機接口）、外周-機接口。無論哪種接口，電子器件與人體組織的界面都是至關重要的，關系到接口的長期穩(wěn)定性、信息傳輸保真度等。目前，人類仍然未能實現長期穩(wěn)定的植入式人機接口。
為了適應人體組織的柔軟特性，柔軟可拉伸電子技術興起了多年，而柔軟可拉伸電極是監(jiān)測人體電生理信息的核心工具。由于生物組織的柔軟性，形狀和尺寸各不相同，柔軟可拉伸電極與生物組織的接口無法像硬件電路集成那樣標準化，所以亟需開發(fā)柔軟電極與復雜生物組織界面標準化快速集成方法。
12月13日，中國科學院深圳先進技術研究院集成所神經工程中心李光林、劉志遠團隊聯(lián)合新加坡南洋理工大學陳曉東、高華建團隊，以及南京醫(yī)科大學胡本慧團隊在《自然》發(fā)表最新成果。
合作團隊共同研發(fā)了一種能夠快速大幅度收縮的柔軟薄膜，并系統(tǒng)探討了該薄膜在簡化和加速植入程序領域的應用。這一創(chuàng)新設計為實現生物和電子設備之間的無縫集成提供了新的可能性。
在這項研究中，論文第一作者易俊琦從蜘蛛絲中汲取靈感，基于聚環(huán)氧乙烷和聚乙二醇-α-環(huán)糊精包合物，研發(fā)出了一種水響應性超收縮聚合物薄膜。該薄膜在室溫條件下干燥、柔韌且穩(wěn)定，潤濕后能快速且大幅度地收縮，轉變?yōu)槿彳浛衫斓乃z薄膜。這種超收縮薄膜歸因于薄膜分子鏈取向和帶微孔的多級結構，同時該薄膜干燥且柔韌的特性也有助于電子集成過程?；谶@種薄膜構筑形狀的自適應電極陣列大大簡化了植入過程，在潤濕后可保形地包裹不同尺寸的神經、肌肉和心臟，并應用于體內神經刺激和電生理信號記錄。
研究表明，這種新型水響應材料在塑造下一代生物組織電子界面以及拓寬形狀自適應材料的生物醫(yī)學應用方面具有潛在的重要作用。
2012年起，劉志遠從便開始在深圳先進院從事柔軟神經界面電極研究，聚焦新型柔軟電生理電極及機器人柔軟觸覺傳感皮膚的研究，取得一系列研究成果，其中包括發(fā)掘滲透毛發(fā)的柔軟電極導電膏、實現超窄柔軟可拉伸電極以實現單細胞級的神經元監(jiān)測、探究柔軟可拉伸導電薄膜在通電下的電致破壞機理等。
“盡管我們在該領域取得了系列進展，生物界面電極尤其是體內長期植入電極的長期相容問題，體表電極的長期穩(wěn)定貼敷問題等，仍需要進一步研究解決?！眲⒅具h說道。
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-023-06732-y
水控柔軟電極在曲面上自動貼敷 科研團隊供圖
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-8-597-0.html科研人員開發(fā)出水驅動的自適應柔軟可拉伸電極
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