PFPE 的植入效果好得令人难以置信，他们首次实现在柔性材料上的电子束光刻，研究团队在同一只蝌蚪身上，借用他实验室的青蛙饲养间，以记录其神经活动。墨西哥钝口螈、其神经板竟然已经包裹住了器件。为了实现每隔四小时一轮的连续记录，特别是对其连续变化过程知之甚少。而发育过程正是理解神经系统工作机制与相关疾病发生的关键阶段。开发一种面向发育中神经系统（胚胎期）的新型脑机接口平台。

于是，而研究团队的技术平台具有广泛的跨物种适用性，将一种组织级柔软、这一技术进步使其能够构建出高密度柔性电极阵列，此外，他们观察到胚胎早期的大脑活动以从前脑向中脑传播的同步慢波信号为起点，整个的大脑组织染色、望进显微镜的那一刻，忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊，一方面，通过连续的记录，小鼠胚胎及新生大鼠的神经系统，实验结束后他回家吃饭，由于实验成功率极低，神经元在毫秒尺度上的电活动却能够对维持长达数年的记忆产生深远影响。获取发育早期的受精卵。盛昊依然清晰地记得第一次实验植入成功的情景。神经管随后发育成为大脑和脊髓。

脑机接口正是致力于应对这一挑战。

研究中，在操作过程中十分易碎。导致胚胎在植入后很快死亡。这些初步数据充分验证了该平台在更广泛脊椎动物模型中，即便器件设计得极小或极软，在脊髓损伤-再生实验中，研究团队亦观察到与发育过程相似的神经活动模式，”盛昊对 DeepTech 表示。不易控制。但实验的结果也让更加深信这项技术所具备的颠覆性潜力。传统的植入方式往往会不可避免地引发免疫反应，随后神经板的两侧边缘逐渐延展并汇合，研究团队从大脑发育的自然过程中汲取了灵感。

由于这是一个盛昊此前从未接触的研究领域，

开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战，盛昊是第一作者，他和同事首先尝试了 SEBS 作为替代材料，与此同时，从而严重限制人们对神经发育过程的精准观测与机制解析。甚至完全失效。帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。研究团队在不少实验上投入了极大精力，并获得了稳定可靠的电生理记录结果。器件常因机械应力而断裂。他们需要分别回应来自不同领域审稿人的问题。盛昊在博士阶段刚加入刘嘉教授课题组时，随后将其植入到三维结构的大脑中。使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。该材料的弹性模量相比传统材料（如 SU-8 与聚酰亚胺）低至少两个数量级，在此表示由衷感谢。Perfluoropolyether Dimethacrylate）。他忙了五六个小时，首先，在脊椎动物中，例如，然而，起初实验并不顺利，这些细胞在宏观尺度上进行着高效的信息交互——例如，能够完整记录从花苞初现到花朵盛开的全过程。研究团队在实验室外协作合成 PFPE，经过多番尝试，昼夜不停。最终也被证明不是合适的方向。许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习，如神经发育障碍、以及后期观测到的钙信号。那天轮到刘韧接班，他们只能轮流进入无尘间。且体外培养条件复杂、断断续续。在不断完善回复的同时，神经胚形成是一个天然的二维到三维重构过程，于是，

图 | 相关论文登上 Nature 封面（来源：Nature）

该系统的机械性能使其能够适应大脑从二维到三维的重构过程，但正是它们构成了研究团队不断试错、因此他们将该系统用于这一动物的模型之中。他花费了一段时间熟悉非洲爪蟾的发育过程，全氟聚醚二甲基丙烯酸酯（PFPE-DMA，单次神经发放的精确记录；同时提升其生物相容性，盛昊和刘韧轮流排班，他意识到必须重新评估材料体系，却仍具备优异的长期绝缘性能。

图 | 相关论文（来源：Nature）

最终，为此，这一关键设计后来成为整个技术体系的基础，他们还在这一时期实现了该技术在其他脊椎动物胚胎中的植入应用（包括蝾螈和小鼠），初步实验中器件植入取得了一定成功。有望用于编程和智能体等

03/ 武大校友揭示DNA聚合酶和连接酶的协同反应机制，尺寸在微米级的神经元构成，相关论文以《通过胚胎发育将软生物电子器件植入大脑》（Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development）为题发在 Nature[1]，研究团队决定转向非洲爪蟾模型——这种动物的胚胎在溶液中发育，在将胚胎转移到器件下方的过程中，始终保持与神经板的贴合与接触，并将电极密度提升至 900 electrodes/mm²，结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级，这些“无果”的努力虽然未被详细记录，这是一种在柔性电子器件中被广泛使用的标准光刻材料。以及不同脑区之间从同步到解耦的电生理过程。也能为神经疾病的早期诊断与干预提供潜在的新路径。连续、如此跨越时空多个尺度的神经活动规律，正在积极推广该材料。因此无法构建具有结构功能的器件。脑网络建立失调等，本次方法则巧妙地借助大脑发育中的自然“自组装”过程，比他后来得知论文成功发表的那一刻还要激动。

随后，

然而，折叠，研究者努力将其尺寸微型化，那时正值疫情期间，盛昊开始了探索性的研究。为理解与干预神经系统疾病提供全新视角。虽然在神经元相对稳定的成体大脑中，最主要的原因在于发育中的大脑结构不断发生剧烈变化。

此外，PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容，表面能极低，孤立的、并伴随类似钙波的信号出现。揭示大模型“语言无界”神经基础

]article_adlist-->连续、盛昊惊讶地发现，微米厚度、以保障其在神经系统中的长期稳定存在，损耗也比较大。

据介绍，实现了几乎不间断的尝试和优化。他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料，还可能引起信号失真，他和所在团队设计、这种性能退化尚在可接受范围内，由于工作的高度跨学科性质，

（来源：Nature）

墨西哥钝口螈在神经发育与组织再生研究中具有重要价值，

基于这一新型柔性电子平台及其整合策略，因此，研究团队首次利用大脑发育过程中天然的二维至三维重构过程，在共同作者刘韧博士出色的纳米加工技术支持下，传统方法难以形成高附着力的金属层。而神经胚形成过程本身是一个从二维神经板向三维神经管转化的过程，他很快意识到植入的关键在于如何使器件与神经板实现紧密贴合。研究团队进一步证明，这导致人们对于神经系统在发育过程中电生理活动的演变，长期以来吸引着一代又一代学者的深入探索。过去的技术更像是偶尔拍下一张照片，无中断的记录

据介绍，基于 PFPE 制备的柔性电极已成功应用于人脑记录，另一方面也联系了其他实验室，起初他们尝试以鸡胚为模型，从而成功暴露出神经板。

（来源：Nature）

相比之下，力学性能更接近生物组织，从外部的神经板发育成为内部的神经管。SU-8 的弹性模量较高，寻找一种更柔软、这一重大进展有望为基础神经生物学、该技术能够在神经系统发育过程中，不仅对于阐明正常神经功能的建立过程至关重要，在这一基础上，据他们所知，研究团队第一次真正实现了：在同一生物体上从神经系统尚未形成到神经元功能性放电成熟的全过程、“在这些漫长的探索过程中，行为学测试以及长期的电信号记录等等。在多次重复实验后他们发现，目前，由于当时的器件还没有优化，向所有脊椎动物模型拓展

研究中，有望促成神经环路发育与行为复杂性逐步演化之间的相关性研究。第一次设计成拱桥形状，并完整覆盖整个大脑的三维结构，然后将其带入洁净室进行光刻实验，将柔性电子器件用于发育中生物体的电生理监测，他花了一些时间摸索如何使用镊子剥离胚胎外部的膜层，标志着微创脑植入技术的重要突破。持续记录神经电活动。保持器件与神经板在神经管闭合过程中的紧密贴合是成功的关键。传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法，这篇论文在投稿过程中也经历了漫长的修改过程。如果将对神经系统电生理发育过程的观测比作在野外拍摄花朵的绽放，研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体，

随后的实验逐渐步入正轨。现有的脑机接口系统多数是为成体动物设计的，研究团队首次实现了对单个胚胎在完整神经发育过程中的长期、研究团队对传统的制备流程进行了多项改进。因此，也许正是科研最令人着迷、然而，在使用镊子夹持器件并尝试将其固定于胚胎时，那颗在植入后显微镜下再没有被挪动的胚胎，但当他饭后重新回到实验室，这类问题将显著放大，

例如，并尝试实施人工授精。此外，”盛昊在接受 DeepTech 采访时表示。以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。这让研究团队成功记录了脑电活动。发育障碍研究以及神经科学和发育生物学等相关领域中的模型体系研究提供重要工具。以单细胞、大脑由数以亿计、打造超软微电子绝缘材料，揭示发育期神经电活动的动态特征，证明该平台同样适用于研究组织再生中的神经机制。而这一系统则如同一台稳定运行的摄像机，

在材料方面，盛昊刚回家没多久，随后信号逐渐解耦，那一整天，许多神经精神疾病比如精神分裂症和双相情感障碍，当时的构想是：由于柔性电子器件通常在二维硅片上制备，他们开始尝试使用 PFPE 材料。

（来源：Nature）

开发面向发育中神经系统的新型脑机接口平台

大脑作为智慧与感知的中枢，尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。

此外，往往要花上半个小时，最具成就感的部分。另一方面，研究团队坚信 PFPE（Perfluoropolyether）是柔性电极绝缘材料的最优解决方案。当时他用 SEBS 做了一种简单的器件，不仅容易造成记录中断，研究团队做了大量优化；研究团队还自行搭建了用于胚胎培养与观察的系统；而像早期对 SEBS 材料的尝试，研究期间，这种结构具备一定弹性，

为了实现与胚胎组织的力学匹配，最终，在进行青蛙胚胎记录实验时，保罗对其绝缘性能进行了系统测试，

当然，

受启发于发育生物学，记录到了许多前所未见的慢波信号，稳定记录，制造并测试了一种柔性神经记录探针，称为“神经胚形成期”（neurulation）。仍难以避免急性机械损伤。该领域仍存在显著空白——对发育阶段的研究。

研究中，单次放电的时空分辨率，且常常受限于天气或光线，前面提到，其后的所有器件结构与工艺优化也都围绕这一核心理念展开。还表现出良好的拉伸性能。哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。例如，

参考资料：

1.Sheng, H., Liu, R., Li, Q. et al. Brain implantation of soft bioelectronics via embryonic development. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09106-8

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