新型电极涂层破解脑机接口植入难题

记者22日从中国科学院理化技术研究所获悉，来自该所等单位的科研人员研发出一款多功能电极界面涂层，成功解决了脑机接口长期植入后信号衰减、组织粘连等核心难题。实验显示，使用该涂层的柔性神经电极可在脑内稳定工作300天以上，且能安全无损取出，为脑机接口走向长期临床应用扫清了一大障碍。相关研究成果发表于《先进材料》杂志。

脑机接口是神经医学与人工智能交叉的前沿领域，其核心难点之一在于电极与脑组织的“和平共处”。此前临床试验暴露短板：有受试者植入仅三个月，电极便因免疫反应发生回缩，有效信号通道大幅衰减。根源在于，植入物会持续诱发脑组织慢性炎症，细胞和蛋白在电极表面沉积形成绝缘“瘢痕”，将电极与神经元隔开；长期植入后电极还与组织发生不可逆粘连，一旦设备老化故障，二次手术取出极易造成脑损伤。

此次，中国科学院理化技术研究所张维团队联合北京天坛医院、中国科学院上海微系统所及脑虎科技等单位，研发出一款阳离子交替肽电极涂层。该涂层仅通过表面化学接枝形成超薄修饰层，不改变电极本身的柔性与导电性能，却能同时实现抑菌、抗蛋白吸附、抑制免疫排斥等多重功能。

在长达300天的动物在体实验中，效果显著。裸电极植入90天后有效记录通道便大幅衰减，300天时已基本捕捉不到神经元放电；而涂层电极不仅通道无衰减，记录到的神经信号幅值始终维持在155微伏以上。在神经调控方面，植入300天后，普通电极需100微安电流才能诱发微弱肢体反应，涂层电极仅需2微安即可触发明显运动，调控效率提升了50倍。

更值得关注的是取出实验。“涂层最实用的一个好处，是电极不再跟脑组织‘长死’在一块。实验里，涂层电极能被完整取出来，周围的脑组织也没怎么受伤。”论文通讯作者张维说，这项通用涂层技术让脑机接口和植入式医疗设备离临床应用更近了一步：电极既能长期稳定工作，老化后也能安全取出更换，为真正可长期使用的脑机接口打下了基础。