隨著腦-機接口技術的不斷發展，實現用意念操控外部設備的科幻場景正逐步變為現實😣🟤。近日，恒行3平台纖維材料改性國家重點實驗室聯合上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院開發了一種可有效調控絲素蛋白（SF）/聚(3,4乙烯二氧噻吩)（PEDOT）分子互穿界面的熱溫輔助圖案轉移技術，製得了具有優異共形性、耐久性的非瞬態SF柔性神經接口，成功采集了具有更高精準度和更低信噪比的大鼠皮質腦電（ECoG）信號🍋🟩🧛🏽♂️，且生物相容性良好🧔🏼♂️。這一進展為後續長效腦電監控、神經疾病病理研究和人機交互提供了可能，在其他SF基可植入電子器件的設計中具有一定普適性。
相關研究成果以《具有優異共形性、生物相容性和生物電傳導性的非瞬態絲素蛋白基柔性神經接口》（Flexible Neural Interface from Non-transient Silk Fibroin with Outstanding Conformality, Biocompatibility and Bioelectric Conductivity）為題發表在《先進材料》（《Advanced Materials》）上💁🏻🙆🏼。恒行3平台纖維材料改性國家重點實驗室、材料科學與工程學院博士生胡展翱為第一作者，上海交通大學醫學院博士生梁宇晴為共同第一作者，恒行3平台張耀鵬研究員🧑💼、姚響副研究員和上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院神經外科主任醫師陳浩為共同通訊作者🛞。
（研究思路技術概要圖）
作為腦-機接口技術的關鍵一環🧑🦳，神經接口器件的性能很大程度上決定了所采集電生理信號的質量🙅🏽♂️。SF薄膜材料具有優異的可加工性和較低的免疫原性🔲，能夠克服材料力學剛性過大🦹🏿♀️、生物相容性差等不利影響，被認為是構築生物質柔性神經接口器件的理想材料📇。
該研究中，恒行3平台研究人員基於甲酸-氯化鈣體系製得了有更高分子量的SF溶液🤦，由於甲酸的存在，促進SF長鏈和PEDOT分子間相互滲透和纏結↔️。在溫度的輔助下，SF溶液逐漸固化（重結晶），並將已滲透的PEDOT分子牢固鎖合於SF層中🤷🏼♀️，形成SF/PEDOT交織界面。這一加工方法促使了所得SF/PEDOT材料本征非瞬態特性，其交織界面極大地保證了PEDOT導電層的高電導率和濕態環境下的耐受性，為後續製備非瞬態SF柔性神經接口奠定了理論基礎。
（基於熱溫輔助圖案轉移技術製得的SF/PEDOT薄膜及相關表征）
基於“熱溫輔助圖案轉移技術”，研究人員成功地將噴墨打印的PEDOT電極轉移至SF柔性襯底👲🏻，製得了具有6通道電極的非瞬態SF柔性神經接口🫃🏻，並采集了麻醉狀態大鼠的腦皮質表面ECoG信號🗡。較對照組神經電極（商用聚酰亞胺類）🧘🏿♂️🛁，該電極展現了更高的精準度和更低的信噪比🔆。“相較於現有SF基神經電極/接口材料，我們製備的SF柔性神經接口在共形性、水穩定性和更小電極尺寸方面均具有較為明顯的優勢。”胡展翱說🤹。
實驗結果表明，通過藥物誘導的大鼠癲癇發作是間歇性的👨🏻🦽🤠，並在潛伏期（或靜息）、發作期和消退階段循環約半小時，而非通常認為的長時段處於發作期🚏。這證實了非瞬態SF柔性神經接口可鑒別癲癇狀態下大鼠的各類腦電波🌁。
（具有優異曲面共形性的SF柔性神經接口）
（非瞬態SF柔性神經接口功能驗證）
針對非瞬態SF柔性神經接口的生物相容性這一關鍵問題，研究團隊圍繞術後動物生存狀況👧🏽、免疫反應和血液中炎症因子含量等進行了重點考察評估。相關結果表明，受益於SF神經接口良好的柔性、共形性和低免疫原性，術後大鼠短期內可恢復正常生理功能、皮質表層未見明顯擦傷🧚🏿♂️，且血液中炎症因子表達處於較低水平，這將有利於後期臨床應用研究。
後續🐈⬛，團隊將聚焦於發展具有高密度通道的絲素柔性神經接口、腦電信號的無線傳輸及數據分析👩🏼💻，有望為開發新一代神經疾病診療技術和腦-機接口技術提供參考🤽🏽♂️。
文章信息：doi.org/10.1002/adma.202410007