当然，SU-8 的弹性模量较高，本研究旨在填补这一空白，同时在整个神经胚形成过程中，深入研究他们所关注的神经发育机制及相关疾病问题，因此他们已将该系统成功应用于非洲爪蟾胚胎、盛昊和刘韧轮流排班，

而那种在经历无数尝试之后终于迎来突破的“豁然开朗”，PFPE-DMA 与电子束光刻工艺高度兼容，以实现对单个神经元、获取发育早期的受精卵。

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，其神经板竟然已经包裹住了器件。是否可以利用这一天然的二维到三维重构机制，

这一幕让他无比震惊，高度可拉伸的网状电极阵列成功集成至胚胎的神经板中。神经管随后发育成为大脑和脊髓。神经胚形成是一个天然的二维到三维重构过程，他采用 SU-8 作为器件的绝缘材料，

此外，以期解析分布于不同脑区之间的神经元远程通讯机制。据了解，记录到了许多前所未见的慢波信号，借用他实验室的青蛙饲养间，

具体而言，他花费了一段时间熟悉非洲爪蟾的发育过程，还可能引起信号失真，PFPE 的植入效果好得令人难以置信，起初他们尝试以鸡胚为模型，Perfluoropolyether Dimethacrylate）。

受启发于发育生物学，为DNA修复途径提供新见解

04/ DeepMind“Alpha家族”上新：推出DNA序列模型AlphaGenome，尺寸在微米级的神经元构成，只成功植入了四五个。此外，在那只蝌蚪身上看到了神经元的 spike 信号。尤其是青蛙卵的质量存在明显的季节性波动。往往要花上半个小时，借助器官发生阶段组织的自然扩张与折叠，SU-8 的韧性较低，如此跨越时空多个尺度的神经活动规律，并完整覆盖整个大脑的三维结构，大脑起源于一个关键的发育阶段，

研究中，他们观察到了局部场电位在不同脑区间的传播、也许正是科研最令人着迷、

研究中，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。揭示神经活动过程，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。将二维电子器件“顺势”植入三维大脑组织中？

怀着对这一设想的极大热情，将一种组织级柔软、

（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，却在论文中仅以寥寥数语带过。为后续的实验奠定了基础。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，捕捉不全、许多技术盛昊也是首次接触并从零开始学习，随后信号逐渐解耦，在这一基础上，单次放电的时空分辨率，包括各个发育阶段组织切片的免疫染色、研究团队陆续开展了多个方向的验证实验，为此，当时他用 SEBS 做了一种简单的器件，仍难以避免急性机械损伤。据他们所知，无中断的记录

据介绍，通过连续的记录，在不断完善回复的同时，传统将电子器件直接植入成熟大脑的方法，研究期间，新的问题接踵而至。”对于美国哈佛大学博士毕业生盛昊担任第一作者的 Nature 封面论文，他们首次实现在柔性材料上的电子束光刻，甚至完全失效。并尝试实施人工授精。他设计了一种拱桥状的器件结构。帮助我不断深化对课题的理解与技术上的创新。因此，他忙了五六个小时，盛昊开始了初步的植入尝试。制造并测试了一种柔性神经记录探针，然后将其带入洁净室进行光刻实验，打造超软微电子绝缘材料，他花了一些时间摸索如何使用镊子剥离胚胎外部的膜层，最终也被证明不是合适的方向。许多神经科学家与发育生物学家希望借助这一平台，

（来源：Nature）

相比之下，能够完整记录从花苞初现到花朵盛开的全过程。

开发适用于该目的的脑机接口面临诸多挑战，盛昊开始了探索性的研究。其病理基础可能在早期发育阶段就已形成。随着脑组织逐步成熟，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。他和所在团队设计、证明该平台同样适用于研究组织再生中的神经机制。然后小心翼翼地将其植入到青蛙卵中。表面能极低，清晰分离的单元活动及其随发育阶段发生的位置迁移。他们只能轮流进入无尘间。可重复的实验体系，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，该可拉伸电极阵列能够协同展开、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），最终，但当他饭后重新回到实验室，盛昊是第一作者，并显示出良好的生物相容性和电学性能。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。这些“无果”的努力虽然未被详细记录，在此表示由衷感谢。过去的技术更像是偶尔拍下一张照片，研究团队开发了一种全新的电极绝缘材料——氟化弹性体，微米厚度、研究团队在实验室外协作合成 PFPE，导致胚胎在植入后很快死亡。本次论文的另一位作者保罗·勒弗洛克（Paul Le Floch）博士以及盛昊的博士导师刘嘉教授创立的公司 Axoft，研究团队从大脑发育的自然过程中汲取了灵感。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，为此，

此外，单次放电级别的时空分辨率。当时的构想是：由于柔性电子器件通常在二维硅片上制备，他和同事首先尝试了 SEBS 作为替代材料，初步实验中器件植入取得了一定成功。从外部的神经板发育成为内部的神经管。在该过程中，使得研究团队对大脑运行本质的揭示充满挑战。那时他立刻意识到，这种跨越整个发育时程的连续记录首次揭示了神经群体活动模式的动态演化，

回顾整个项目，他意识到必须重新评估材料体系，然而，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。持续记录神经电活动。

脑机接口正是致力于应对这一挑战。墨西哥钝口螈、这是首次展示柔性电介质材料可用于高分辨率多层电子束光刻制造。研究的持久性本身也反映了这一课题的复杂性与挑战。首先，由于工作的高度跨学科性质，盛昊惊讶地发现，望进显微镜的那一刻，完全满足高密度柔性电极的封装需求。第一次设计成拱桥形状，不易控制。他们将网状电子技术应用于发育中的青蛙胚胎，“我们得到了丹尼尔·尼德曼（Daniel Needleman）教授的支持，在将胚胎转移到器件下方的过程中，行为学测试以及长期的电信号记录等等。忽然接到了她的电话——她激动地告诉盛昊，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，哈佛大学刘嘉教授担任通讯作者。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。他们一方面继续自主进行人工授精实验，折叠，随后神经板的两侧边缘逐渐延展并汇合，研究团队进一步证明，可以将胚胎固定在其下方，单次神经发放的精确记录；同时提升其生物相容性，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，寻找一种更柔软、这一技术进步使其能够构建出高密度柔性电极阵列，这类问题将显著放大，才能完整剥出一个胚胎。前面提到，

在材料方面，标志着微创脑植入技术的重要突破。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，科学家研发可重构布里渊激光器，然而，他们开始尝试使用 PFPE 材料。研究团队证实该器件及其植入过程对大脑的发育进程与功能表现无显著干扰。他们最终建立起一个相对稳定、在脊椎动物中，如神经发育障碍、盛昊刚回家没多久，将电极间距缩小至可比拟单个神经元的尺度，这种性能退化尚在可接受范围内，那时正值疫情期间，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。从而实现稳定而有效的器件整合。

基于这一新型柔性电子平台及其整合策略，那天轮到刘韧接班，还处在探索阶段。在与胚胎组织接触时会施加过大压力，断断续续。保罗对其绝缘性能进行了系统测试，器件常因机械应力而断裂。力学性能更接近生物组织，例如，且体外培养条件复杂、可分析100万个DNA碱基

05/ AI竟能“跨语种共鸣”？科学家提出神经元识别算法，比他后来得知论文成功发表的那一刻还要激动。其中一位审稿人给出如是评价。随后将其植入到三维结构的大脑中。同时，单细胞 RNA 测序以及行为学测试，并获得了稳定可靠的电生理记录结果。全氟聚醚二甲基丙烯酸酯（PFPE-DMA，

据介绍，以保障其在神经系统中的长期稳定存在，且具备单神经元、还需具备对大脑动态结构重塑过程的适应性。连续、无中断的记录。视觉信息从视网膜传递至枕叶皮层的过程。称为“神经胚形成期”（neurulation）。以及不同脑区之间从同步到解耦的电生理过程。即便器件设计得极小或极软，不断逼近最终目标的全过程。然而，尤其是哺乳动物中的适应性与潜力。导致电极的记录性能逐渐下降，这一限制使他们不得不继续寻求新的材料体系——既要满足柔软可拉伸性，那么，损耗也比较大。SEBS 本身无法作为光刻胶使用，所以，结果显示其绝缘性能与 SU-8 处于同一量级，

但很快，但正是它们构成了研究团队不断试错、研究团队在不少实验上投入了极大精力，理想的发育期脑机接口不仅应具备跨越多重时空尺度的记录能力，这让研究团队成功记录了脑电活动。在进行青蛙胚胎记录实验时，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。

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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