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重庆脑中心/蓝翡翠实验室研发新型柔性电极 实现单细胞电信号长期稳定记录

日期: 2026-03-07
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近日,重庆脑与智能科学中心/脑科学与航天类脑智能技术重庆市重点实验室(蓝翡翠实验室)联合广西大学物理科学与工程技术学院/脑与智能研究中心、陆军军医大学、四川大学等研究团队,聚焦传统神经电极在长期电生理信号记录中存在的电极/生物组织力学性能错配导致的电极生物相容性差、信号信噪比低、长期稳定性差等挑战,研制基于蚕丝蛋白基底的三层同轴异质结构柔性神经电极(rSAP),相关成果以“A flexible and biocompatible trilayer coaxial heterogeneous structure microfiber electrode for long-term electrophysiological recordings in freely moving mice”为题,发表在国际期刊《纳米级》(Nanoscale)上,为神经科学研究、神经假体研发及脑部疾病诊断提供了全新的技术支撑。

神经接口技术的核心是实现神经元与电子系统的稳定高效通信,而传统钨丝电极杨氏模量与脑组织差异大,易引发炎症反应导致信号衰减。部分现有复合电极制备复杂、难以规模化生产,成为长期、高精度在体电生理记录的重要挑战。

研究团队以蚕丝蛋白为基底,整合蛋白提取、相分离湿法纺丝、磁控溅射、化学气相沉积等技术,实现了rSAP的规模化制备。该电极直径在5-10μm范围内精确可调,使其得以接近并匹配单个神经元空间位置。rSAP具有极高的电荷存储容量(51.16 mC cm⁻²)与电荷注入容量(19.11 mC cm⁻²),以及优异的电化学与机械稳定性,经1000次循环伏安测试和弯曲测试后,其本征电学特性无明显衰减。

在自由活动小鼠的长期在体实验中,该电极植入后十周,仍能灵敏、稳定记录神经元spike信号发放,且信号幅值与信噪比保持稳定,实现了单神经元级别长期在体电生理记录。未来,rSAP电极有望在神经科学、脑机接口、疾病诊疗等领域扮演关键角色,为脑科学研究的深入推进提供核心动力。
脑科学与航天类脑智能技术重庆市重点实验室(蓝翡翠实验室)简介

蓝翡翠实验室成立于20231223日,旨在推动我国航天智能基础理论的原始创新,瞄准航天智能技术的发展需求、理论方法和学科前沿,聚焦脑信息处理机制、生物脑工作原理与类脑智能计算、航天脑机接口等领域方向,构建“BS+IT+AT”(Brain science + Intelligence technology + Aerospace technology)战略体系,引导航天智能研究方向,形成一批国际领先的创新研究成果,组建一支跨学科、跨行业的高质量创新型“产学研用”科技团队,打造新一代航天智能技术研发创新聚集区,为我国航天装备的智能化水平提升,提供强有力的技术引领与智力支撑。20257月蓝翡翠实验室成功被认定为省级创新平台“脑科学与航天类脑智能技术重庆市重点实验室”。


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