【產(chǎn)通社，11月26日訊】中國科學(xué)院（Chinese Academy of Sciences）官網(wǎng)消息，上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所傳感技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗室采用微納加工技術(shù)，制備了多通道超柔性微電極陣列并集成天然絲蛋白光纖組成的多功能探針（Silk-Optrode），可實(shí)現(xiàn)大腦神經(jīng)信號的精準(zhǔn)調(diào)控與解析。11月8日，相關(guān)研究成果以A silk-based self-adaptive flexible opto-electro neural probe為題，發(fā)表在《微系統(tǒng)與納米工程》（Microsystems & Nanoengineering）上。

解析神經(jīng)電活動是大腦功能解析的核心，光遺傳學(xué)與電生理記錄的結(jié)合使神經(jīng)界面與神經(jīng)環(huán)路間實(shí)現(xiàn)高精度的雙向交互作用。多功能神經(jīng)探針可同時實(shí)現(xiàn)光刺激和腦電信號記錄，是腦科學(xué)和腦疾病領(lǐng)域的重要研究方向。傳統(tǒng)光電極探針通常采用剛性硅基和金屬材質(zhì)，易引起腦組織炎癥；而采用柔性聚合物制作的柔性探針則無法依靠自身機(jī)械強(qiáng)度植入腦組織，需額外的輔助手段，加大了植入手術(shù)的難度，也易導(dǎo)致附加的術(shù)中損傷。

針對上述困境，科研團(tuán)隊利用微納加工技術(shù)和生物相容性材料，開發(fā)出由天然絲蛋白光纖和多通道超柔性微電極陣列組成的多功能探針Silk-Optrode。該光電探針可精確地植入大腦，對自由行為的動物進(jìn)行同步光遺傳刺激和多通道記錄。蠶絲因具高透明度、良好的生物相容性和可調(diào)節(jié)的機(jī)械性能而發(fā)揮著重要作用。通過絲光纖的水化作用，該探針能主動適應(yīng)植入腦組織后的環(huán)境，降低自身機(jī)械剛度。探針在經(jīng)過水化后，彎曲剛度降低到2.77E-10 N·m2，低于商用光纖4個數(shù)量級。因此，以高準(zhǔn)確度植入大腦后，探針可保持與周圍腦組織的機(jī)械順應(yīng)性。在直徑200μm，長2mm的空間內(nèi)，該光電探針集成了128個記錄通道，可在進(jìn)行低光損耗的顱內(nèi)光刺激的同時，記錄到高良率、良好隔離的單個神經(jīng)信號單元。術(shù)后兩個月的免疫組化實(shí)驗表明，相比剛性的商用探針，該探針在植入-神經(jīng)界面處產(chǎn)生較少的免疫反應(yīng)和組織損傷，具良好的生物相容性。該項技術(shù)將為多功能生物材料侵入式裝置與神經(jīng)疾病研究的結(jié)合提供新機(jī)會，在腦功能解析與腦機(jī)接口等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

研究工作得到科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金、中科院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計劃“從0到1”原始創(chuàng)新項目、上海市級重大專項、中科院上海分院“基礎(chǔ)研究特區(qū)計劃”、上海市浦江人才計劃等的支持。 

查詢進(jìn)一步信息，請訪問官方網(wǎng)站http://www.cas.cn/syky/202211/t20221119_4855222.shtml，以及http://www.nature.com/articles/s41378-022-00461-4。（張嘉汐，產(chǎn)通發(fā)布）    （完）