獲悉，上海微系統(tǒng)所傳感技術國家重點實驗室采用微納加工技術制備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），該探針可實現(xiàn)大腦神經(jīng)信號的精準調(diào)控與解析。相關研究成果以“A silk-based self-adaptive flexible opto-electro neural probe”為題于2022年11月8日發(fā)表在學術期刊 Microsystems & Nanoengineering 上。

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得神經(jīng)界面與神經(jīng)環(huán)路之間實現(xiàn)了高精度的雙向交互作用。能夠同時實現(xiàn)光刺激和腦電信號記錄的多功能神經(jīng)探針，是腦科學和腦疾病領域的一個重要研究方向。傳統(tǒng)的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的機械強度植入腦組織，需要額外的輔助手段，這通常會加大植入手術的難度和導致附加的術中損傷。

針對這一兩難困境，中科院上海微系統(tǒng)傳感技術國家重點實驗室利用微納加工技術和生物相容性材料，開發(fā)出一種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。該光電探針可以精確地植入大腦，對自由行為的動物進行同步光遺傳刺激和多通道記錄。蠶絲因其高透明度、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，該探針能夠主動適應植入腦組織后的環(huán)境，降低自身的機械剛度。探針在經(jīng)過水化后，其彎曲剛度降低到2.77E-10 N·m2，低于商用光纖4個數(shù)量級。因此，在以高準確度植入大腦后，探針可以保持與周圍腦組織的機械順應性。該光電探針在200μm直徑，長2 mm的空間內(nèi)集成了128個記錄通道，可以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，相對于剛性的商用探針，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，具有良好的生物相容性。這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的機會，在腦功能解析與腦機接口等領域具有重要的應用前景。

該論文的第一通訊單位為中科院上海微系統(tǒng)所，周渝、顧馳為該論文的共同第一作者，通訊作者為陶虎研究員和魏曉玲研究員。該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、中國科學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、上海浦江人才項目等相關研究計劃的支持。