以下文章来源于学科交叉脑 ，作者Brain-X

脑机接口作为脑科学和类脑智能研究的重要方向在神经科学研究[1]，身体功能重建[2]以及神经系统疾病的诊断和治疗[3]等方面极具应用潜力。近年来，国内外学者做了大量工作，来发展植入式脑机接口的前端电极阵列，实现了从单个神经元到横跨不同脑区层面上神经系统活动的记录和调控[4]。然而，生物体对植入异物的免疫反应会逐渐导致接口电极的性能下降和器件失效。因此，发展体内长期稳定工作的脑机接口界面仍然存在挑战。

近期，复旦大学光电研究院宋恩名青年研究员团队，联合韩国延世大学Ki Jun Yu教授、香港城市大学于欣格教授和美国北卡罗来纳大学Wubin Bai教授在Brain-X（交叉脑科学）以“Flexible, ultrathin bioelectronic materials and devices for chronically stable neural interfaces”为题发表综述论文，针对目前脑机接口器件的代表性研究，面临的关键问题和未来发展方向进行了总结。复旦大学光电研究院博士后周连杰和吴忠原，为本论文共同第一作者。

文章指出发展脑机接口界面需要解决的关键问题之一是大脑植入物和脑组织之间的机械性质不匹配。考虑到神经组织柔软易损伤的特点(杨氏模量在0.1-16 kPa范围内)，植入电极需要具有低刚度，以减少植入后装置位移引起的脑损伤，以及良好的生物相容性以减小排异反应。此外，需要薄且高度柔性的封装层材料，以防止体液渗透导致器件失效。

材料科学和微纳加工技术的进步，促进了具有独特形状，包括丝状探针、柔性片状电极和三维复杂结构电极的出现。这些在超薄基底和封装层材料上构建的柔性器件由于具有较低的刚性，很大程度上减轻了界面材料和神经组织之间的机械不匹配。此外，在无源金属电极阵列中，随着通道数量的增加，布线和导线互连上的困难变得更加明显。而有源器件将晶体管引入电极阵列提供了信号原位放大能力和通道多路复用功能，从而可以对大脑信号进行高信噪比和高时空分辨率的映射。

本综述总结了以上这些研究方向的最新进展，重点介绍了在神经系统电信号测量和功能调控器件中所采用的材料、器件设计、制备技术和系统集成方案，为未来长期、稳定、高通道数量和高分辨率脑机接口界面的发展，奠定了基础和方向。

本文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/brx2.47

本文引用格式：

Zhou L, Wu Z, Sun M, et al. Flexible, ultrathin bioelectronic materials and devices for chronically stable neural interfaces. Brain-X. 2023;1:e47. https://doi.org/10.1002/brx2.47

参考文献：

1. Vázquez-Guardado A, Yang Y, Bandodkar AJ, Rogers JA. Nat Neurosci. 2020;23(12):1522-1536.

2. Lorach H, Galvez A, Spagnolo V, et al. Nature. 2023;618(7963):126-133.

3. Gilron Re, Little S, Perrone R, et al. Nat Biotechnol. 2021;39(9):1078-1085.

4. Song E, Chiang C-H, Li R, et al. Proc Natl Acad Sci USA. 2019;116(31):15398-15406.

转自：“解说科研项目”微信公众号

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