文/陈根

当前,“脑机接口”作为前沿科技研究的热点技术,一直颇受业界关注。比如,SpaceX及特斯拉创始人马斯克于2017年成立脑机接口公司Neuralink,并且,从2019年开始,连续三年,马斯克和他的Neuralink团队都展示出了他们“新颖”的向大脑植入电极的方式,并宣布了他们将要进一步开发脑机接口的计划。

但不可否认,脑机接口技术是一个庞大的技术体系。脑机接口技术发展到现在,研究者仍面临着许多技术难题。比如,脑机接口需要通过整合柔性聚合物探针、坚硬的植入针、以及植入机器人来实现。但是,塑料和弹性体的力学可调节性较小,其柔韧性仍然无法完全满足用于柔软脑组织表面的要求。

基于此,西南交通大学材料科学与工程学院教授鲁雄团队,通过分子设计,制备出一款可导电的多功能水凝胶,借此实现了与脑组织接近的力学性能和生物学性能,刚性电子元件和柔软脑组织之间的机械和生物学不匹配的难题得以解决。

简单来说,以此次制备的水凝胶作为导电界面,再集成柔性脑机接口,即可实现刚性微电路和柔软脑组织的无缝联接,为稳定、准确监测脑电信号的长期植入脑机接口材料提供一种设计思路。

研究团队表示:他们已与法国 Dreem 公司开展了合作。Dreem 公司在其研发的新一代眼电图和脑电图信号生物电传感器上,采用研究团队研发的柔性自粘附水凝胶作为可穿戴式柔性脑机接口。与商业电极比如湿电极 Ag/AgCl 和硅烷干电极相比,超软水凝胶所记录的脑电信号几乎没有伪影出现,呈现出较好的稳定性和准确性。

不仅如此,研究团队还通过将休息状态下的脑电图进行快速傅里叶转换后,在10 Hz左右找到明显的特征α波,这有望用于跟踪人体睡眠,从而提供有效改善睡眠状况的 drug-free  新途径,缓解现代人的神经衰弱症状等。

研究人员表示:“另外,我们也希望将该水凝胶作为长期可植入式脑机接口,以用于监测神经性疾病患者,例如阿兹海默病、帕金森病、创伤性脑损伤等患者的脑电信号,这也是我们的初心。”