斯坦福大学鲍哲南教授最新成果登《Nature》

9 月 17 日，美国国家工程院院士 、美国艺术与科学院院士，中国科学院外籍院士、斯坦福大学鲍哲南教授，斯坦福大学James C.Y. Dunn教授为共同通讯作者在全球顶尖科研期刊《Nature》上发表了题为“High-density soft bioelectronic fibres for multimodal sensing and stimulation”的研究论文。

作为一类新型一维柔性器件，多模态生物电子纤维因可同步实现多种感测与刺激功能，在神经科学研究、胃肠动力学监测、脑电信号记录等生物医药关键领域具备极高应用价值。相较于传统电子纤维或单功能植入式器件，其核心优势集中在四方面：一是元件集成密度更高，可承载更多功能单元；二是功能覆盖更全面，突破单一传感或刺激的局限；三是材料柔顺性更优，适配生物组织的复杂形态；四是具备沿人体复杂生理通道导航的能力，降低植入难度与组织损伤风险。

尽管应用前景广阔，现有技术仍面临四大核心挑战：其一，元件在纤维内的布局精度较低，难以实现精准功能调控；其二，活性元件的集成密度存在上限，制约高通量信号处理能力；其三，材料选择受限于纤维制备工艺，部分高性能生物相容性材料无法应用；其四，微纳米加工技术与纤维的柔性结构兼容性差，易导致器件功能失效或寿命缩短，这些问题共同阻碍了高通量、多通道、高精度电子纤维的产业化进程。

针对上述痛点，鲍哲南院士与 James C.Y. Dunn 教授团队创新提出 “螺旋变换” 制备策略 —— 通过特定工艺将预先集成微加工器件的二维薄膜，精准转化为一维柔性纤维，并将其命名为 Spiral-NeuroString（简称 S-NeuroString）。

实验验证显示，该纤维凭借卓越的柔软性与生物相容性，在活体生物体内展现出突破性性能：在小鼠脑部实验中，可稳定实现长达 4 个月的单神经元信号记录，为长期神经科学研究提供可靠工具；在猪肠道活体实验中，既能连续监测肠道运动状态，又能精准施加电刺激，为胃肠疾病诊疗提供新方案；更重要的是，其元件集成水平突破至 1280 通道，为高通量生物信号采集与多模态调控奠定技术基础。

图1. 螺旋神经丝的设计和制造

鲍哲南简介

鲍哲南，1970年出生于中国南京，化学家，美国国家工程院院士 、美国艺术与科学院院士，中国科学院外籍院士，斯坦福大学化学工程系教授。斯坦福大学可穿戴电子中心创始人和主任，未来科学大奖科学委员会委员。

1987年鲍哲南考入南京大学化学系；1995年获得美国芝加哥大学化学系博士学位后进入了贝尔实验室任职；2001年获得贝尔实验室杰出研究人员称号；2004年进入斯坦福大学化学系任教；2007年获得斯坦福大学工程教学女教师优秀奖；2010年底作为创办人之一的C3Nano公司在美国硅谷成立 ；2011年获得影响世界华人大奖；2015年被选为《自然》杂志年度十大人物；2016年当选美国国家工程院院士；2017年获得世界杰出女科学家成就奖 ；2021年4月当选美国艺术与科学院院士；2021年11月，当选中国科学院外籍院士。2020年12月，受聘成为南京大学校长国际事务顾问。

鲍哲南一直致力于化学、材料科学、能源、纳米电子学和分子电子学等领域的研究，研究领域涉及能源、有机和高分子半导体材料、传感材料和分子电子器件、纳米电子学。

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