他，三年两篇《Nature》！

长期植入式生物电子设备为脑机接口、神经调控和慢性疾病管理提供了关键技术手段，但传统植入式电极存在刚性大、不可移动、易引发组织排异等问题，限制了其在动态生理环境中的长期稳定监测。

现有柔性或可拉伸电极虽改善了机械匹配性，一旦植入仍无法调整位置，难以实现针对运动器官或生长中组织的持续精准信号捕获，更无法避免二次手术带来的创伤与风险。

中国科学院深圳先进技术研究院刘志远研究员团队与东华大学先进纤维材料全国重点实验室朱美芳院士、严威研究员团队合作，在国际顶级学术期刊 Nature 上发表了题为 A movable long-term implantable soft microfibre for dynamic bioelectronics 的最新研究成果。这是严威研究员继2022年以第一作者在Nature发表首篇关于“声学纤维”的论文后，再次在Nature期刊上发表的关于智能纤维的重要突破性工作。

受蚯蚓运动机制启发，该团队成功开发出一种名为“神经蠕虫”（NeuroWorm）的可移动、可拉伸微纤维生物传感平台，实现了在脑组织和肌肉中长期、多通道、动态的电生理与生物力学信号监测。该器件支持磁控推进与微创植入，已在大鼠模型中实现超过43周的稳定工作，为下一代主动式生物电子系统奠定了坚实基础。

神经蠕虫采用独特的卷绕工艺，将二维薄膜电极阵列转化为一维纤维结构，实现在单根纤维上集成多达60个电极通道，同时具备信号检测与应变传感功能。其直径仅约109μm，远小于传统二维膜电极所需切口，显著降低了手术创伤。纤维杨氏模量为3.1 MPa，与软组织接近，可承受94%的拉伸应变而不影响导电性能。

通过在头部集成微型磁珠，神经蠕虫可在外部磁场引导下于脑组织或肌肉中主动移动，实现植入后位置的动态调整，避免二次手术。实验证明，其在兔脑内可成功规避血管，精准定位目标区域，并采集高质量的皮层脑电图（ECoG）和局部场电位（LFP）信号。

神经蠕虫可以在大鼠模型中持续工作超过43周，并且在工作过程中纤维阻抗变化小，信号质量稳定。在大鼠肌肉中植入54周后的组织学分析显示，神经蠕虫周围的成纤维细胞包裹厚度小于23μm，几乎无炎症反应，而传统不锈钢电极周围纤维化组织厚度超过451μm，免疫反应显著。

该平台还展现出优异的信号一致性、低串扰和可重复使用性，支持从多块肌肉同步采集肌-电信号，并适应运动过程中的组织变形。植入后对动物步态无影响，信号质量在长期植入中保持稳定。

图1 神经蠕虫的设计、制作策略和演示。

图2 神经蠕虫的机械适应性

图3 使用NeuroWorm系统对外周肌肉中电生理和机械信号进行长期植入式监测。

图4 磁场控制下神经蠕虫对大脑和皮下筋膜的动态探询

图5 神经蠕虫在大脑和脊髓液中的运动示意图

神经蠕虫平台首次将可移动、可拉伸、多模态传感与长期生物相容性融为一体，建立了新一代植入式生物电子设备的技术范式。该平台具备优异的机械柔韧性、生物相容性和磁控推进能力，突破了传统植入式电极不可移动、易引发组织反应等局限，为下一代动态生物电子接口提供了切实可行的技术路径。

本文来自“材料科学与工程”公众号，感谢作者团队支持