蓝冠《Q374919 》这项技术可能使快速、按需设计更柔软、更安全的神经装置成为可能。

大脑是我们最脆弱的器官之一，蓝冠 就像最软的豆腐一样柔软。另一方面，大脑植入物通常由金属和其他刚性材料制成，随着时间的推移，这些材料可能会导致炎症和疤痕组织的积聚。

麻省理工学院的工程师们正致力于开发软的、灵活的神经植入物，这种植入物可以缓慢地符合大脑的轮廓，并在不损害周围组织的情况下长时间监测大脑活动。这种柔性电子产品可能是现有用于监测大脑活动的金属电极的更软的替代品，也可能用于刺激神经区域以缓解癫痫、帕金森氏症和严重抑郁症症状的大脑植入物。

在机械工程、土木与环境工程教授赵宣河的带领下，蓝冠官网 这个研究团队现在已经开发出一种3D打印神经探针和其他电子设备的方法，这些设备像橡胶一样柔软和有弹性。

这种设备是由一种聚合物或软塑料制成的，它是导电的。研究小组将这种通常是液体状的导电聚合物溶液转变成一种更像粘性牙膏的物质——然后他们可以将这种物质注入传统的3D打印机，从而制造出稳定的导电图案。

该团队打印了一些软电子设备，包括一个小的橡胶电极，他们将其植入老鼠的大脑中。当老鼠在受控环境中自由移动时，神经探针能够捕捉到单个神经元的活动。监测这种活动可以为科学家提供更高分辨率的大脑活动图像，并有助于针对各种神经紊乱症定制治疗方案和长期的大脑植入。

“我们希望通过展示这一概念证明，人们可以利用这项技术快速制造不同的设备，”麻省理工学院赵所在小组的研究生Hyunwoo Yuk说。“他们可以改变设计，运行打印代码，并在30分钟内生成新的设计。希望这将简化神经界面的开发，完全由软材料制成。”

Yuk和赵在《自然通讯》杂志上发表了他们的研究结果。他们的合著者包括江西科技师范大学的陆宝阳和徐景坤，蓝冠注册 以及浙江大学医学院的沈林和罗建红。

从肥皂水到牙膏

导电聚合物是近年来科学家们迫切探索的一类材料，因为它们具有独特的塑料般的柔韧性和金属般的导电性。导电聚合物在商业上被用作抗静电涂料，因为它们能有效地带走电子器件和其他易静电表面上积聚的静电电荷。

Yuk说:“这些聚合物溶液很容易喷洒在触摸屏等电子设备上。”“但液体形式主要用于均匀涂层，很难用于任何二维、高分辨率图案。”在3D中，这是不可能的。”

Yuk和他的同事们推断，如果他们可以开发出一种可打印的导电聚合物，他们就可以用这种材料来打印一系列柔软、图案复杂的电子设备，比如柔性电路和单神经元电极。

在他们的新研究中，研究小组报告了对聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT:PSS)的改性，这是一种导电聚合物，通常以漆黑的深蓝色液体的形式提供。该液体是水和纳米纤维的PEDOT:PSS的混合物。这种液体的导电性来自于这些纳米纤维，当它们接触时，就像一个隧道，任何电荷都可以通过它流动。

如果研究人员将这种聚合物以液体形式注入3D打印机，它会直接流过下面的表面。因此，研究小组寻找一种方法，在保持材料固有导电性的同时，使聚合物增稠。

他们首先对材料进行冷冻干燥，去除液体，留下干燥的纳米纤维基质，或称为海绵。如果不加处理，这些纳米纤维会变得脆弱和断裂。因此，研究人员将纳米纤维与他们之前开发的水溶液和有机溶剂重新混合，形成水凝胶——一种嵌入纳米纤维的水基橡胶材料。

他们用不同浓度的纳米纤维制成了水凝胶，发现每重量5%到8%的纳米纤维可以制造出一种类似牙膏的材料，这种材料具有导电性，并且适合放入3D打印机。

“最初，它就像肥皂水，”赵说。“我们将纳米纤维压缩，使其像牙膏一样粘稠，这样我们就可以将其挤压成一种粘稠的可打印液体。”