2020年4月10日訊/生物谷BIOON/---在最近一項研究中，研究人員已經成功地將一個擁有數千條電極的超薄柔性神經接口植入大腦中，並且預計其使用壽命超過6年。通過不到一微米的材料保護，該材料能夠不受大腦內部環境的影響。該結果向著創造出可以在人體內持續存在的高解析度神經接口邁出的重要一步。
該成果於4月8日在線發表在《Science Translational Medicne》雜誌上，由杜克大學生物醫學工程助理教授Jonathan Viventi、西北大學生物醫學工程和神經外科的Louis Simpson和Kimberly Querrey教授、紐約大學神經科學教授Bijan Pesaran領導的研究小組完成。
（圖片來源：stm）
"試圖讓這些傳感器在大腦中長期工作，就像把智慧型手機扔進海裡，期望它能工作70年一樣"Viventi說。"只是我們所做的設備比目前市場上的手機要薄得多、靈活得多。這就是難點所在。"
當將外源設備植入人體內時，除了要確保不受來自周圍組織和免疫系統的攻擊外，還必須要能經受住環境的腐蝕。而要設計出能夠承受這種攻擊的電子設備是一項巨大的挑戰。目前的長期植入式設備幾乎都被密封在雷射焊接的鈦合金外殼中。比如說心臟起搏器。"我們成功開發出了能提供類似隔離水平的材料，其本質是一張薄而有彈性的膜，比紙的厚度薄一百倍。"
當涉及到在人腦中植入設備時，最需要考慮到的是空間和靈活性。通過他們的工作，研究人員已經展示了僅有25微米厚的360個電極的柔性神經設備。但此前的體內移植實驗均以失敗告終。
在新的研究中，Viventi和同事們證明，在大腦內，一層不到一微米厚的二氧化矽的熱生長層可以抵擋住大腦環境的侵蝕，每天僅以0.46納米的速度降解。而且由於這種形式的玻璃狀結構具有生物相容性，任何微量的溶解在體內應該不會產生任何安全問題。
他們還表明，即使玻璃封裝的玻璃不導電，但該設備的電極可以通過電容式感應來檢測神經活動。這種技術與智慧型手機的觸控螢幕上的手指動作可以檢測到手指的動作是一樣的。他們將64個電極的神經接口植入老鼠體內長達一年多的時間，並將1008個電極的神經接口成功地植入一隻猴子的運動皮層中。
"成功地將該設備植入猴子體內完成類似人類的任務是一個巨大的飛躍，"Perasan說。"現在我們可以完善我們的技術，以幫助患有腦部疾病的人。"根據這些結果以及通過對設備進行加熱以模擬更長的時間的實驗結果，研究人員相信，他們的設備可以在植入大腦後經受6年以上的時間。
雖然這些成果與目前最先進的設備相比，是巨大的進步，但與研究人員的期望仍相差甚遠。Viventi的學生目前正在努力將原型機的規模從1000個電極擴大到65000個以上。而且他們預計，商業化製造的電極將遠超實驗室原型機的水平，前者的神經接口的性能無論是在信號質量還是在人體內的存活率上都會有很大的提升。
"我們的目標之一是創造一種新型的視覺假肢，它可以直接與大腦進行交互，至少可以讓視神經受損的人恢復一些視力。"Viventi說。"但我們也可以用這種類型的設備來控制其他類型的假肢，或者在廣泛的神經科學研究項目中使用。"（生物谷 Bioon.com）
資訊出處：Next-generation brain implants with more than a thousand electrodes can survive for more than six years原始出處：C.-H. Chiang el al.,
"Development of a neural interface for high-definition, long-term recording in rodents and nonhuman primates," Science Translational Medicine(2020). stm.sciencemag.org/lookup/doi/ … scitranslmed.aay4682