厦大学者Nature发文！

近日，厦门大学柔性电子（未来技术）研究院谢瑞杰助理教授联合中国科学院刘志远研究员团队、徐天添研究员团队及东华大学严威教授团队在动态神经蠕虫电极研究中取得重大进展。

相关成果以“A movable long-term implantable soft microfibre for dynamic bioelectronics”为题发表在Nature期刊上。

神经电极作为连接生物神经系统与外部电子器件的关键界面，在脑机接口、神经调控及智能人机交互等领域展现出重要的应用价值。植入式神经电极能够实现对肌电、脑电等生物电信号的高精度三维时空检测，为神经信息解码提供了更丰富的信号来源。然而，该类电极在实际应用中仍面临两大关键挑战。一是长期植入的稳定性问题，现有电极在植入过程对组织损伤较大。电极植入后，其与组织较大的机械性能差异，会持续引发免疫排异反应，从而在电极周围形成纤维包裹层，降低电极的监测性能。其次，植入后电极的位置调控面临技术瓶颈。现有技术中，电极位置调整往往需要通过二次手术实现，这不仅增加了手术风险，还会造成额外的组织创伤，需要寻求新的微创调整策略。

图1 神经蠕虫电极的制备策略及长期植入稳定性能。

针对上述问题，研究团队首先提出了微创植入式神经蠕虫电极的制备策略。通过对厚度为百纳米的薄膜电极导电图案设计为“C”及“L”形，之后将其卷曲得到纤维器件，在此过程中，“C”形图案在纤维上形成电生理传感位点及连接位点，相邻的“L”形图案部分重叠形成电容型应力传感器。采用此策略，研究团队在一根纤维上实现了60通道电极的集成。所制备纤维器件可以缝合进肌肉实现微创植入，植入创口仅为200微米，并在43周内实现肌电信号的高质量稳定监测。植入57周后，其表面胶原纤维包裹层厚度小于23微米，表现出优异的稳定性与生物兼容性。

纤维器件制备过程中，在其端部制备磁性头部，实现神经蠕虫的制备。器件植入后，可以在外部磁场的引导下，微创移动至所需位点，实现特定部位电生理信号的监测。电极可以在大脑皮层及深脑中进行移动，并在不同部位实现了脑电信号的监测。同时，它也可以在肌肉与皮肤之间的筋膜组织中可控移动，并在不同时空位点监测所需肌电信号。这种“动态电极”的新范式，打破了传统静态植入式电极的限制，有望成为下一代电极发展的重要方向，为人机接口研究开辟了新方向。

图2 神经蠕虫电极在脑组织及筋膜组织中移动并监测电生理信号。

厦门大学柔性电子（未来技术）研究院谢瑞杰助理教授为本文的共同第一作者（排名第一），中国科学院深圳先进技术研究院刘志远研究员、徐天添研究员、韩飞副研究员及东华大学严威教授为本文共同通讯作者。本研究得到中国国家自然科学基金（62101545）、厦门大学校长基金（20720230041）等项目的资助。