中国科学家研发柔性脑机接口，在10Hz左右找到α波( 二 )

再者，若是将该刚性脑机接口长期植入，刚性脑机接口与脑组织之间会产生机械失配问题，导致组织损伤。而且，传统的脑机接口的生物性能不匹配会造成异体排斥反应，最终削弱信号的传递，从而缩短脑机接口在体内的服役寿命。
总之，传统的刚性脑机接口无论在体内植入多久，都将提高疾病误诊的风险，这显然是人们不想看见的。
为了解决该问题，已有研究者采用弹性体或柔性塑料制作柔性神经探针，以达到缩小脑组织和植入电子器械间的机械性能差异的愿景。
导电水凝胶是通过加入导电纳米填料制备而成的，但是高含量的导电纳米填料易团聚，从而影响水凝胶的导电性、透明度和粘附性。
其中，不透明的导电水凝胶是无法在临床手术中透过脑机接口实时观察植入部位的（例如，出血情况或水肿），从而不能及时对患者身体情况有全面了解，存在加重患者病情的风险。
而缺乏组织粘附性的导电水凝胶无法稳定地与脑组织表面贴合，因此容易造成组织摩擦及信号监测失效等问题。
基于此，该团队于 2017 年展开本次研究，历经如下阶段：
第一步，选材与材料设计。
导电水凝胶结合了导电高分子与水凝胶两方面性能，在许多方面具有潜在应用前景。但导电高分子由于其分子结构导致的疏水特性，使其难于复合在水凝胶网络中。
基于团队前期在仿贻贝化学构筑多功能水凝胶的丰富经验，该项研究工作巧妙地采用双键化多巴胺限域聚合3，4 -乙烯二氧噻吩（EDOT），制备了亲水超小的导电高分子纳米颗粒（dPEDOT NPs），并将其引入到卡拉胶-聚多巴胺-聚丙烯酰胺网络中制备了导电、透明水凝胶。
dPEDOT NPs 能够在水凝胶网络中构建动态氧化还原系统，维持水凝胶中儿茶酚氧化还原动态平衡，从而赋予水凝胶与脑组织同水平的模量（小于1kPa）及良好的组织粘附性。
同时，在水凝胶中引入儿茶酚官能团，能够赋予导电水凝胶独特的主动免疫逃逸能力，使其具有降低神经炎症和抑制纤维组织增生的功能，避免FBR及纤维囊的形成。
dPEDOT NPs 中的动态酚-醌转换，水凝胶原位自固化，能够在保持电路完整性的同时，实现微电路的转印，最终集成水凝胶基脑机接口，其能够与脑组织的无缝贴合，从而实现信号稳定传输。

文章插图
图1纳米颗粒的设计及水凝胶基脑机接口
第二步，水凝胶性能评估。
为了检测水凝胶的超软特性，该团队设计多种实验，如将水凝胶置于各种弯曲的表面进行贴合测试，发现该柔软的水凝胶紧密缠绕在圆柱体表面，也可以在凹凸不平的金属表面及新鲜的脑组织实现无缝贴合，这是传统的橡胶材料与和聚丙烯酰胺（PAM）水凝胶无法实现的。
其还通过万能力学试验机、流变仪对水凝胶的粘弹性、模量等力学指标进行了量化测试，结果也证明了该水凝胶具有脑组织水平的超低模量。

文章插图
图 2.水凝胶展现出了良好的超软特性，并与新鲜的猪脑组织表面无缝贴合。
其次，对水凝胶的体内、外组织粘附性进行测试，结果表明，水凝胶湿组织均具有良好的粘附性，同时在使用完毕后可以轻易从大脑表面无损取下，不会对脑组织造成伤害。因此，水凝胶的性能已初步满足用于短期颅内脑电信号监测的植入式脑机接口。
随后，为了验证水凝胶长期植入会是否会导致 FBR 和水凝胶临床中复杂情况，如炎症环境下的脑电信号监测等，将水凝胶植入皮下观察宿主免疫反应，对 FBR 标记物进行荧光染色后，水凝胶能够通过降低周围组织的炎症和纤维组织增生，进而实现免疫逃逸。

以上关于本文的内容，仅作参考！温馨提示：如遇健康、疾病相关的问题，请您及时就医或请专业人士给予相关指导!

「四川龙网」www.sichuanlong.com小编还为您精选了以下内容，希望对您有所帮助：