中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所傳感技術國家重點實驗室采用微納加工技術，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），可實現(xiàn)大腦神經(jīng)信號的精準調(diào)控與解析。11月8日，相關研究成果以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。 q}$=bR1+  
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解析神經(jīng)電活動是大腦功能解析的核心，光遺傳學與電生理記錄的結合使神經(jīng)界面與神經(jīng)環(huán)路間實現(xiàn)高精度的雙向交互作用。多功能神經(jīng)探針可同時實現(xiàn)光刺激和腦電信號記錄，是腦科學和腦疾病領域的重要研究方向。傳統(tǒng)光電極探針通常采用剛性硅基和金屬材質(zhì)，易引起腦組織炎癥；而采用柔性聚合物制作的柔性探針則無法依靠自身機械強度植入腦組織，需額外的輔助手段，加大了植入手術的難度，也易導致附加的術中損傷。 lM^!^6=v0l  
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針對上述困境，科研團隊利用微納加工技術和生物相容性材料，開發(fā)出由天然絲蛋白光纖和多通道超柔性微電極陣列組成的多功能探針Silk-Optrode。該光電探針可精確地植入大腦，對自由行為的動物進行同步光遺傳刺激和多通道記錄。蠶絲因具高透明度、良好的生物相容性和可調(diào)節(jié)的機械性能而發(fā)揮著重要作用。通過絲光纖的水化作用，該探針能主動適應植入腦組織后的環(huán)境，降低自身機械剛度。探針在經(jīng)過水化后，彎曲剛度降低到2.77E-10 N·m2，低于商用光纖4個數(shù)量級。因此，以高準確度植入大腦后，探針可保持與周圍腦組織的機械順應性。在直徑200μm，長2 mm的空間內(nèi)，該光電探針集成了128個記錄通道，可在進行低光損耗的顱內(nèi)光刺激的同時，記錄到高良率、良好隔離的單個神經(jīng)信號單元。術后兩個月的免疫組化實驗表明，相比剛性的商用探針，該探針在植入-神經(jīng)界面處產(chǎn)生較少的免疫反應和組織損傷，具良好的生物相容性。該項技術將為多功能生物材料侵入式裝置與神經(jīng)疾病研究的結合提供新機會，在腦功能解析與腦機接口等領域具有重要的應用前景。 1:zu$|%7  
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研究工作得到科技部國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院基礎前沿科學研究計劃“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“基礎研究特區(qū)計劃”、上海市浦江人才計劃等的支持。 WG !t!1p  
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論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41378-022-00461-4