神经探针的植入越来越多地被用于神经科学研究和神经系统疾病的临床治疗，例如癫痫、抑郁症和帕金森等疾病。由于软脑组织经常受到肢体运动的影响，硬性植入物不可避免地会在植入部位周围造成严重的组织损伤和炎症反应。此外，炎症反应最终将形成绝缘胶质疤痕，导致信号质量降低或信号丢失。因此，开发能够与脑组织力学匹配的柔性电极显得尤为必要。

近期发表在Small杂志上题为“PrintedStretchableLiquidMetalElectrodeArraysforInVivoNeuralRecording”的文章，来自南方科技大学的蒋兴宇团队。

在这里，蒋兴宇团队报道了一种基于液态金属在PDMS基底上丝网印刷高度可拉伸的神经电极阵列的策略。丝网印刷的电极阵列的分辨率为~50μm，非常适用于神经接口。液态金属-聚合物导体的集成使神经电极阵列在显著形变下保持稳定的电气性能和适应的机械性能应变。液态金属电极阵列凭借其高生物相容性，在长期植入方面表现出卓越的可靠性能。可拉伸电极阵列可以自发地与大脑表面接触，并记录高通量脑电图信号。

图1基于液态金属-聚合物导体的可拉伸神经电极阵列

基于液态金属-聚合物导体（MPC），蒋兴宇团队通过丝网印刷来制造可拉伸神经电极阵列（SEA）。图1a演示了SEA的制造过程，首先在PET基材上的丝网印刷EGaIn颗粒墨水，然后在80°C的烤箱中烘烤后，对印刷图案进行PDMS旋涂，并在室温下固化。剥离固化的PDMS时，液态金属图案从PET转移到PDMS基底上，液态金属电路被剪切应力烧结。不仅如此，为了提高信号记录的稳定性和质量，微电极的录制部位被铂金沉积覆盖（厚度为00nm）。通过扫描电子显微镜观察MPC的表面形态，表明液态金属电路被集成到PDMS基板（图a）。图b-c显示Pt沉积后记录点的表面形态，平均粗糙度约00纳米。粗糙的表面可以显著增加表面积，减少神经接口的阻塞。SEA还具有出色的应变循环稳定性，如图f所示。这些结果表明，SEA在神经记录方面具有出色的机械和电学特性。

图液态金属神经电极阵列的表征

尽管液态金属在多功能生物医学应用中具有巨大潜力，但人们对液态金属与神经元和组织的细胞相容性和生物相容性知之甚少。因此，我们对生长在SEA电极表面的体外原发性海马神经元进行细胞毒性研究。在14个体外天，荧光图像显示SEA和对照组聚苯乙烯基底上的细胞形态没有显著差异（图3a，b）。海马神经元在7天的活/死染色和细胞存活率也证实了SEA的生物相容性（图3c）。为了研究液态金属基神经电极的体内生物相容性，我们将设备植入大鼠体内1个月，然后进行免疫学染色（图3d，e）。血氧素和欧辛（HE）和马森染色结果表明，SEA的植入对周围组织影响不大。

图3液态金属基神经电极的生物相容性表征

在可拉伸电极阵列的高拉伸性和出色的生物兼容性的支持下，研究人员通过记录脑电图（ECoG）信号进行电极的体内评估。在急性研究中，可伸缩电极阵列位于运动皮层上，并记录休息和癫痫期间的局部场电位（LFP）活动（图4a）。结节切除术后，在右皮层上打开一个5毫米×5毫米颅窗，由4×4个液态金属电极阵列（图4b）覆盖。由于液态金属电极具有较高的拉伸性和柔软性，它可以扩展并形成与目标皮质表面的紧密接口（图4c）。为了确认液态金属神经电极的适用性，研究人员在癫痫发作之前、早期和后期对大鼠运动皮层表面进行实时、连续的ECoG记录。基于SEA，研究人员可以实现癫痫发作下神经活动的实时电生理记录。ECoG活动在癫痫发作之前、早期和后期的代表性实时记录显示在图4d-f中，该图由液态金属电极阵列中的一个通道捕获。癫痫发作后，LFP的振幅与正常状态相比显著增加，最大为00μV。癫痫发作早期/晚期的癫痫活动实时监测能力为诊断大脑-计算机接口提供了一种新方法。与现有的制造工艺（即光刻、化学蚀刻和其他微制造工艺）相比，所展示的材料和设备对可伸缩神经接口具有吸引力。将来，这项技术与不同的疾病模型以及光遗传学的应用将为神经科学研究创造一个强大的平台，从而显著促进大脑-计算机界面的发展。

图4使用液态金属神经电极阵列进行体内信号记录

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