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嵌入弹性聚合物基底的该阵列比硅材料柔软约4000倍,比聚酰亚胺柔软约100倍。

中国AI网 2025年09月25日)脑机接口是一种实现大脑活动与外部设备直接通信的技术,可允许研究人员实时监测和解读脑信号。这类连接一般采用名为微电极的毛发状微型电极阵列,并通过植入大脑记录或刺激电活动。

数十年来,微电极技术始终面临导电性与组织相容性的平衡难题。刚性金属或硅基电极能实现稳定信号记录,但易损伤脆弱脑组织;而柔性聚合物电极虽减少损伤,却存在信号传输性能不佳的缺陷。

现在,韩国首尔科技大学与韩国科学技术研究院脑科学研究所团队成功破解这一难题。他们开发出具有三维森林结构的碳纳米管微电极,既具备金属般高效导电性,又拥有与软组织相当的柔韧性。嵌入弹性聚合物基底的该阵列比硅材料柔软约4000倍,比聚酰亚胺柔软约100倍。

韩国研究团队开发碳纳米管微电极阵列用于脑机接口  第1张

研究团队采用多步法实现碳纳米管垂直生长,并结合专利聚合物-碳纳米管杂交技术制备电极阵列。实验表明阵列能稳定植入脑组织,精确记录视觉反应,且相比钨微丝电极显著降低炎症反应,为更安全的脑部应用提供新选择。

他们展示了低粘度PDMS逐步渗透至致密化碳纳米管微电极阵列的过程:当PDMS从外缘逐渐注入时,毛细作用力驱动其均匀渗入微电极单元,确保样品完全覆盖。

研究人员表示:“通过将垂直排列的碳纳米管与柔性聚合物结合,我们实现了单个器件同时具备高电性能与机械适应性。这种双重特性可在不损伤周围组织的前提下实现长期稳定的神经接口。”

小鼠体内实验证实设备能记录视觉皮层神经元的光诱发反应。与传统电极相比,碳纳米管阵列植入一个月后呈现更低的星形胶质细胞和小胶质细胞(参与免疫反应的细胞)活化度,凸显其卓越的长期相容性。

相关论文:Polymer-Incorporated Mechanically Compliant Carbon Nanotube Microelectrode Arrays for Multichannel Neural Signal Recording

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202509630

这项技术可扩展至脑机接口的皮质植入设备,以及神经科学中视觉处理研究工具。他们强调:“通过完善读取视觉注意力的技术,我们将为脑辅助通信、视网膜假体(仿生眼)及沉浸式AR/VR体验开辟新领域。”

研究人员长期目标是将阵列缩小至亚细胞尺寸,以实现更高分辨率脑信号记录。这些进展有望推动新一代生物电子器件发展,通过直接脑连接帮助恢复或增强视觉功能。