近日，中国科学院姑苏纳米所研究员张珽团队冲破水凝胶纤维的加工极限，乐成开发入迷经元标准的全水凝胶神经电极阵列，将水凝胶纤维直径推进至亚微米级别，同时实现超软力学特征与高导电机能的同一，于小鼠年夜脑中完成为了长达6个月的单神经元旌旗灯号不变追踪。相干研究结果发表在《物资》。
植入式神经接口是脑科学研究的焦点厘革技能，怎样解决免疫排斥诱发的生物适配掉效问题是该范畴的研究重点，其泉源于在植入器件与脑构造于尺寸、力学、拓扑和生化特征上的界面适配掉衡。最近几年来，高含水、低模量、生物相容的水凝胶是抱负的神经界面候选质料，但受限在微加工难度年夜、电学机能不足，怎样经由过程份子与布局协同设计，统筹微纳加工能力、高效电荷传导和持久体内不变性，是水凝胶植入式神经接口面对的要害挑战。
研究团队从仿生角度出发，设计出与神经元细胞尺寸、力学、含水和三维拓扑高度匹配的全水凝胶电极系统，经由过程体系对于比刚性电极与类神经元水凝胶纤维植入后激发的脑构造异物反映差异，明确了尺寸、模量、弯曲刚度等要害参数对于生物相容性的影响，为低免疫神经界面的构建提供了清楚的设计依据。
经由过程优化湿纺工艺并协同调控拉伸与退火历程，乐成将PEDOT:PSS 水凝胶纤维直径精准调控至 0.94-20 μm的神经元标准，到达当前一维水凝胶加工的极限程度。于此历程中实现PEDOT与PSS双份子构象的精准调控，形成线性相分散布局，显著晋升份子取向度、结晶尺寸并缩小π-π聚集间隔，从份子层面成立起高效不变的离子-电子传导通路，为高机能神经记载奠基基础。
患上益在邃密的份子布局设计，水凝胶纤维出现出差异可调的干/湿态机械特性，既满意植入所需的布局强度，又具有与脑构造高度适配的超软特征，其极低的弯曲刚度可年夜幅减缓电极与神经构造界面的应力集中。有限元模仿与体外动态试验证明，该水凝胶电极可以或许随构造形变实现共形贴合，险些不孕育发生剪切毁伤，揭示出优秀的动态软构造适配能力。
此外，于电学机能方面，水凝胶于心理情况中可持久连结高导电不变性，拥有超高的电荷存储容量与电荷注入容量，于数万次电化学轮回后机能衰减微弱，可同时胜任高质量神经旌旗灯号记载与安全神经调控的两重功效。
研究团队以微创手术将16通道全水凝胶电极阵列植入小鼠运动皮层，术后超声成像显示电极状况不变，可以或许于静息、麻醉、醒觉与猛烈运动等多种举动状况下，清楚收罗高信噪比的单神经元锋电位，并精准解析神经元放电频率、功率谱密度和峰间距离漫衍，完备反应年夜脑于差别举动模式下的神经勾当纪律。
持久于体试验成果注解，该全水凝胶电极阵列植入16周后未激发较着的胶质增生与免疫炎症反映，周围神经元漫衍正常，揭示出极致的生物相容性。于持续6个月的单神经元追踪中，电极记载的旌旗灯号波形高度不变，信噪比维持于抱负程度，通道阻抗颠簸微弱，乐成实现了无免疫滋扰、高保真、超持久的慢性神经勾当记载，为下一代植入式神经界面提供了全新范式。
该事情聚焦高生物相容性水凝胶神经界面的开发与优化，为冲破水凝胶电极器件于微纳加工、电学机能和体内持久不变性方面的技能瓶颈，提供了立异思绪与可行方案。
相干论文信息：https://doi.org/10.1016/j.matt.2026.102798
版权声明：凡本网注明“来历：中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品，网站转载，请于正文上方注明来历及作者，且不患上对于内容作本色性改动；微信公家号、头条号等新媒体平台，转载请接洽授权。邮箱：shouquan@stimes.cn。-bevictor伟德官网
