中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
林雪平大學(xué)有機電子實(shí)驗室首席研究員Klas Tybrandt開(kāi)發(fā)了一種用于長(cháng)期的穩定的神經(jīng)記錄的新技術(shù)。這種新技術(shù)基于一種新型彈性復合材料，這種復合材料具有生物相容性，即使拉伸至其原始長(cháng)度兩倍時(shí)仍然保持高導電性。
這個(gè)結果是與蘇黎世和紐約的同事合作取得的。這項技術(shù)的突破對于生物醫學(xué)工程許多應用至關(guān)重要，表述該技術(shù)突破的論文發(fā)表在著(zhù)名科學(xué)雜志Adanced Materials上（''High-Density Stretchable Electrode Grids for Chronic Neural Recording''）。
電子元件與神經(jīng)細胞之間的耦合不僅對于收集細胞信號傳導的信息至關(guān)重要，而且對于診斷和治療諸如癲癇的神經(jīng)障礙和疾病也是至關(guān)重要的。
實(shí)現長(cháng)期穩定的連接且不會(huì )損傷神經(jīng)元或組織，這是非常具有挑戰性的，因為這兩個(gè)系統，即人體的柔軟和彈性組織以及堅硬和剛性的電子元件，具有完全不同的力學(xué)特性。
“由于人體組織具有彈性和移動(dòng)性，因此與剛性電子元件的界面會(huì )產(chǎn)生損傷和炎癥。這不僅會(huì )導致組織損傷，還會(huì )削弱神經(jīng)信號?！绷盅┢酱髮W(xué)北雪平校區的有機電子實(shí)驗室柔性電子小組的負責人Klas Tybrandt說(shuō)。
Klas Tybrandt開(kāi)發(fā)了一種新型導電材料，這種材料與人體組織一樣柔軟，可以拉伸到其長(cháng)度的兩倍。該材料由鍍金的二氧化鈦納米線(xiàn)組成，嵌入硅橡膠中。該材料具有生物相容性——這意味著(zhù)它可以與人體接觸而不會(huì )產(chǎn)生不良影響——并且其電導率隨著(zhù)時(shí)間的推移能夠保持穩定。
“柔性導電復合材料的微加工涉及多種挑戰。我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種制造小電極的工藝，該工藝同時(shí)能夠保留材料的生物相容性。該工藝使用的材料非常少，這意味著(zhù)我們可以使用相對較貴的材料（如黃金），而不至于成本過(guò)高?！盞las Tybrandt說(shuō)。
電極的尺寸為50微米，彼此之間的距離為200微米。制造過(guò)程允許將32個(gè)電極放置在非常小的表面上。
柔性微電極是由林雪平大學(xué)和蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院開(kāi)發(fā)，紐約大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)的研究人員們隨后將其植入大鼠的大腦。研究人員能夠從自由移動(dòng)的大鼠中收集高質(zhì)量的神經(jīng)信號3個(gè)月。這些實(shí)驗已經(jīng)遵照倫理審查，并且遵循了管理動(dòng)物實(shí)驗的嚴格規定。
“當大腦中的神經(jīng)元傳輸信號時(shí)，會(huì )形成一個(gè)電壓，電極通過(guò)一個(gè)微小的放大器檢測并向前傳輸。我們還可以看到信號哪個(gè)電極，這意味著(zhù)我們可以估計信號起源的大腦位置。這種類(lèi)型的時(shí)空信息對未來(lái)的應用很重要。例如，我們希望能夠看到導致癲癇發(fā)作的信號在哪里開(kāi)始，這是治療它的先決條件。另一個(gè)應用領(lǐng)域是腦機接口，未來(lái)的技術(shù)可以通過(guò)神經(jīng)信號進(jìn)行假體的控制。還有許多有趣的應用，涉及身體周?chē)窠?jīng)系統和它調節各種器官的方式?！盞las Tybrandt說(shuō)。
這一突破是Soft Electronics研究方向的基礎，該研究方向目前正在林雪平大學(xué)設立，由Klas Tybrandt擔任首席研究員。
