中外学者Nature子刊发布关键技术突破

　　

——科学家们将具有弹性的电子网络注入小鼠的大脑中，实时追踪大脑中的神经元

生物通报道：一种新技术能实现单神经元分辨率监控活体细胞中的大脑活性，这一成果由哈佛大学化学生物学系与中国国家纳米科学中心的研究人员合作完成，他们将一种柔韧的金属聚合物电子网络注射入活体小鼠的大脑中，实现了神经活性的实时监控。

这一研究成果公布在6月8日的Nature Nanotechnology杂志上。

文章的通讯作者分别是国家纳米科学中心的方英研究员，以及哈佛大学的Charles M. Lieber教授。后者是国际学者普遍公认的纳米科技领域的开创者之一，曾获美国总统青年科技奖、2002年美国物理学会McGroddy奖等奖项，也是方英研究员的博士导师。

方英研究员当前的研究重点是纳米器件在溶液中的生物检测技术，这是一个多学科交叉的前沿研究领域，涉及微纳米电子器件的设计加工以及生物学等方面内容。而最新的这项研究成果就是完成了在细胞培养模型中建立电子网络。

“研究表明我们能在模型中构建支架与培养细胞，但是如何将这种预先存在的组织插入进去，却是个难题，”Lieber教授说。

研究人员在电子网上加入了一根宽为100微米的微针，这样电子网进入体内，一传递到合成胶上时就会模拟大脑组织，进行解折叠。他们将这些网注入到了小鼠大脑的海马区或侧脑区域，通过将其与电极链接，研究人员成功利用电子网健康和刺激了单个神经元，了解大脑活性。

此外，研究人员还监测了免疫细胞的活性，发现在长达5个星期的时间里，电子网都没有引发免疫排斥反应。

这项研究表明植入这种芯片无需开刀，就能监测到大脑的活性，这种芯片开放网孔的结构模拟了中枢神经的互联结构和柔软的大脑组织结构，所使用的材料也不大会受到人类免疫系统的排斥，因此对大脑造成损伤较少。目前该技术已经在小鼠身上试验并获得成功，不久的将来可能应用于人脑。

“我认为这是一项重要的，非常有创意的新技术，这能记录大脑中大量的神经元工作，”来自在哥伦比亚大学脑科学中心的主任Rafael Yuste说。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Syringe-injectable electronics

Seamless and minimally invasive three-dimensional interpenetration of electronics within artificial or natural structures could allow for continuous monitoring and manipulation of their properties. Flexible electronics provide a means for conforming electronics to non-planar surfaces, yet targeted delivery of flexible electronics to internal regions remains difficult. Here, we overcome this challenge by demonstrating the syringe injection (and subsequent unfolding) of sub-micrometre-thick, centimetre-scale macroporous mesh electronics through needles with a diameter as small as 100 μm. Our results show that electronic components can be injected into man-made and biological cavities, as well as dense gels and tissue, with >90% device yield.