我国团队研发多功能涂层为脑机界面融合和通讯提供通用解决方案
我国团队研发多功能涂层 为脑机界面融合和通讯提供通用解决方案
中新网北京8月21日电 (记者 孙自法)记者8月21日从中国科学院理化技术研究所(理化所)获悉，中国科研团队最近在脑机接口领域的长效神经融合脑机界面研究上取得重要进展，研发出一款多功能阳离子交替肽电极界面涂层(OG)，基于该涂层改性的柔性神经电极，在动物模型中完成多项突破性验证，将为超长期服役、可无损更换的临床级脑机接口提供通用解决方案。
兼顾四大特性
新研发的交替肽涂层兼顾优异生物相容性、广谱抗菌、抗蛋白与离子黏附、强效抑制异物反应四大特性，且不破坏电极电化学性能。同时，该涂层具备较强通用性，为长效脑机接口、迷走神经刺激、神经传感、植入式医用电子设备临床转化开辟了新的可行路径。
多功能聚氨基酸脑机界面神经融合示意图。中国科学院理化所供图
这项脑机接口材料研发的重要进展，由中国科学院理化所生物材料与应用技术研究中心张维团队联合首都医科大学北京天坛医院孟凡刚团队、中国科学院上海微系统与信息技术研究所孙鎏炀团队，以及脑虎科技(NeuroXess)等合作者共同完成，相关论文近日在国际专业学术期刊《先进材料》(Advanced Materials)上发表。
研究团队介绍，脑机接口是神经医学、康复工程与人工智能交叉领域的前沿颠覆性技术，是开展脑科学基础研究、攻克重度神经损伤、运动功能障碍以及难治性神经精神疾病的重要工具，已成为全球科技战略竞争的前沿赛道。
电极与脑组织之间的神经融合界面是脑机接口临床转化的核心关键环节，直接决定设备使用寿命、信号采集精度与临床安全，是实现长期稳定神经记录、闭环精准神经调控的根基，也是制约脑机接口真正惠及广大病患的关键技术壁垒。植入电极侵入脑组织会破坏血脑屏障，诱发持续的异物免疫炎症反应，逐步形成胶质瘢痕，造成电极周边神经元丢失，最终导致设备功能失效，这也是当前全球脑机接口临床应用面临的共性难题。
当前，业内脑机接口临床试验还暴露出界面技术的短板：首例受试者植入3个月，电极丝因脑部异物免疫反应发生回缩，有效采集通道大幅衰减、信号质量大幅下滑。而现阶段柔性基底、导电高分子、单一功能修饰涂层等技术仅能改善某一项缺陷，无法同步实现长效抑菌、抑制生物污损、削弱免疫排斥、稳定电学性能、电极无损回收等五项临床刚需，因此成为脑机接口落地临床卡点。
实现多项跨越
这次成功研发的多功能阳离子交替肽电极界面涂层，其多肽修饰材料可适配硅、金、聚酰亚胺、医用聚氨酯等多种植入器械基底，通过表面共价接枝形成超薄修饰层，通过适度高电势活性与氢键水合屏障实现多重功能协同，不改变电极本身力学与电学属性。