開發植入式神經電子接口在長期腦機接口和神經科學治療中具有重要意義。然而，由于電極-神經界面之間的機械和幾何失配，缺乏個性化和兼容性的神經界面仍然是外周神經調控所面臨的重大挑戰。

近期，南方科技大學蔣興宇教授、中國科學院深圳先進技術研究院魯藝研究員和南京醫科大學Chang Cui等人介紹了一類可拉伸和柔性電子器件作為神經診斷和調節的自卷曲神經接口。這些可拉伸電子器件由液態金屬-聚合物導體作為組件，使用分辨率可達30 μm的微流控打印技術進行制造。它們在身體運動過程中表現出高適形性和可拉伸性（超過600%的應變），并且在長期植入過程中（超過8周）具有良好的生物相容性。這些可拉伸的電子器件具備對癲癇樣活動的實時監測能力，與柔軟的腦組織具有極好的適形性。

該研究還開發了自卷曲微流控電極，該電極能夠以最小的約束（直徑160 μm）緊緊纏繞變形的神經。迷走神經和坐骨神經的體內信號記錄證明了該自卷曲袖帶電極可通過記錄動作電位和降低心率來調節坐骨神經和迷走神經的潛力。這項研究的發現表明，堅固、易于使用的自卷曲微流控電極有望為具有良好兼容性的神經電子學和神經調節提供有用的工具。相關工作以“Stretchable, Self-Rolled, Microfluidic Electronics Enable Conformable Neural Interfaces of Brain and Vagus Neuromodulation”為題發表在ACS Nano期刊上。

如圖1所示，科研人員將液態金屬-聚合物導體與微流控打印相結合，設計和制造了微流控電極陣列（MEA）。MEA系統由可拉伸聚合物基底上的可拉伸液態金屬電子器件和生物相容性密封劑組成，經過液態金屬顆粒的超聲處理、液態金屬顆粒到微流控通道的微流控印刷、功能性聚合物基底的旋涂、轉移到聚合物基底的過程進行制造。

圖1 微流控電極制備

該微流控電極與大鼠的初級神經元和腦組織表現出良好的生物相容性（~ 8周），并可對癲癇發作的癲癇樣活動提供可靠的實時監測。

此外，對于周圍神經系統，如迷走神經和坐骨神經，由于聚合物基底（直徑160 μm）的內應力，微流控電極陣列可以在最小約束的情況下自卷到變形的神經上。因此，科研人員進一步證明了微流控電極陣列作為自卷曲袖帶電極在迷走神經和坐骨神經動作電位記錄中的潛在應用。因此，該研究闡釋了在減少機械失配和降低神經損傷的情況下連接腦組織和外周神經的能力在神經科學和神經治療中的神經記錄和電刺激方面具有廣泛的潛力。

圖2 神經調控示意圖






審核編輯：劉清