脑机接口长期植入难题，被中国科学家破解了？

脑机接口，这个听起来像科幻电影里的玩意儿，正在一步步走进现实。瘫痪病人靠它重新站起来，渐冻症患者用它打字交流——但你可能不知道，这项炫酷的技术有一个特别的烦恼：电极放进大脑后，用不了多久就“不好使”了。

有多不好使？临床试验里就出现过这样的情况：有受试者植入才三个月，电极的有效信号通道就大幅衰减，采集质量断崖式下滑。好好的设备，怎么就突然“聋”了？答案说出来有点好笑——大脑把电极当成了“坏人”。

为了解决这个临床难题，来自中国科学院理化技术研究所等单位的科学家们，研发出了一种不会被当成“坏人”的多功能电极界面涂层。使用该涂层的柔性神经电极可在脑内稳定工作 300 天以上，且能安全无损取出。论文发表在 2026 年 8 月的《先进材料》杂志。

为什么有了这个涂层，大脑就不再排斥电极了呢？这得从大脑防御说起。

大脑的“防御战”

电极植入大脑的那一刻，一场“敌我战争”就打响了。

首先是“城门失火”：植入过程会刺破微血管，损伤神经元，引发急性炎症。大脑一看，好家伙，有外敌入侵！立刻拉响警报。紧接着，大脑的两支“保安队”——小胶质细胞和星形胶质细胞——被全面激活。它们的目标很明确：把这个来路不明的东西包裹起来，隔离掉，别让它捣乱。

于是，胶质细胞在电极表面一层一层往上堆，形成了一层致密的“胶质瘢痕”。你可以把它想象成给电极裹了一层绝缘胶带——电极和神经元被彻底隔开，信号自然越来越弱，最后干脆收不到了。

大脑里的星形胶质细胞，会包围伤口形成疤痕。

这还没完。大脑不是静止不动的，它随着呼吸、心跳、头部运动在持续微微晃动。传统刚性电极（硅基、金属材质）硬邦邦的，跟柔软的脑组织弹性模量差了好几个数量级——这是什么概念？相当于把一块铁片塞进豆腐里，每动一下就是一次摩擦损伤。慢性机械损伤又会进一步加剧炎症，炎症又催生更多瘢痕，完美闭环，恶性循环。

更让人头疼的是“生物粘连”。时间一长，电极和脑组织干脆“长在一起”了，像两棵树的根缠在了一块儿。一旦设备老化故障需要取出来，二次手术极易撕裂脑组织，造成出血和神经功能损伤——说白了，就是装进去容易，拿出来难。

一边要信号稳定，一边要安全植入、安全取出——这几乎就是个“既要又要还要”的超级难题。

理想电极的五重考验

怎么破局？科学家想到了给电极“穿件衣服”——在表面涂一层特殊材料，让大脑认不出它是异物。

但这件“衣服”可不好做。理想情况下，它得同时满足五项要求，少一项都不行：

第一，长效抑菌。植入最怕感染，涂层得能抑制细菌附着，相当于自带“消毒 buff”。

第二，抗生物污损。蛋白质、细胞碎片不能随便黏在上面，否则电极很快就“脏”了、绝缘了——就像水壶里的水垢，糊住了就不好使了。

第三，削弱免疫排斥。不能刺激胶质细胞过度激活，要让大脑“以礼相待”，真心实意把它当成自己人。

第四，稳定电学性能。涂层本身不能是绝缘体，不能增加阻抗、影响信号采集和电刺激效率——不能为了穿件衣服，把天线给裹没了。

第五，可无损回收。不能跟组织长死，设备老化后要能安全取出来更换——总不能用坏了就不管了，在脑子里留个“文物”吧。

理想的电极涂层，它得是个“五边形战士”。丨豆包

过去的技术路线——柔性基底、导电高分子、单一功能修饰涂层——通常只能解决其中一两项。比如亲水抗污涂层生物相容性好，但导电性差；导电高分子能降低阻抗，却难以兼顾抑菌和抗免疫反应。更麻烦的是，这些要求之间常常互相矛盾：你加了抗菌组分，可能生物相容性就变差了；你涂厚了功能强，但电极的柔性和尺寸就变了。

这就像要求一个人同时是短跑冠军、马拉松健将、举重选手和体操运动员——几乎不可能。

给电极穿上“分子外衣”

那么，我国的科学家们是如何从“不可能”中找到希望的呢？答案就是：给它套上一层阳离子交替肽多功能电极涂层。

听名字有点拗口，你可以把它理解成一种用氨基酸“编织”出来的超薄分子外衣。它通过表面化学接枝的方式，在电极表面形成一层极薄的修饰层——薄到什么程度？完全不改变电极本身的柔性和导电性能，就像给电极贴了层隐形面膜。

这层面膜可不简单，它同时具备四种关键能力：优异的生物相容性、广谱抗菌、抗蛋白与离子黏附、强效抑制异物反应。大脑一看，哦，兄弟看着像自己人啊，算了，不管了。

具体效果怎么样？大鼠实验给出了一组相当震撼的数字：

信号记录方面：裸电极植入 90 天后，有效记录通道就大幅衰减；到 300 天时，基本捕捉不到神经元放电了——相当于聋了。而涂了新涂层的电极呢？300 天里通道没有衰减，记录到的神经信号幅值始终稳定在 155 微伏以上，跟刚植入的时候几乎没差。

神经调控方面：植入 300 天后，普通电极需要 100 微安的电流才能诱发微弱的肢体反应——就像扯着嗓子喊对方才能勉强听见。涂层电极呢？只需要 2 微安就够了，调控效率提升了整整 50 倍。相当于以前得用喇叭喊，现在凑到耳边轻声说一句就行。

取出实验更惊艳：涂层电极不再跟脑组织“长死”在一起，能被完整取出来，周围的脑组织也几乎没受伤。这意味着什么？意味着未来设备老化后可以安全更换，植入式脑机接口不再是“一次性”的、“损伤性”的——装得进去，也拿得出来。

图中绿色为神经元，红色为巨噬细胞，蓝色为星形胶质细胞。

多组学分析也从分子层面验证了原因：涂层周围的脑组织，从“促炎性损伤状态”转变成了“炎症减弱、组织稳态改善”的状态——大脑真的被“骗过了”。

脑机接口的“最后一公里”

看到这里你可能会问：这么厉害，什么时候能用到人身上？

客观地说，还有一段路。目前这项研究还处在啮齿类动物实验阶段，距离人体临床应用，至少还要跨过几道关：

首先是物种差距。大鼠的脑容量、结构、免疫反应和人脑差异很大。通常还需要在非人灵长类动物（如猕猴）身上验证安全性和有效性，才能推进到人体试验——毕竟，大鼠脑袋和人脑，差的可不是一星半点。

其次是长期安全性。300 天在大鼠生命周期里占比很高，但对人类临床应用来说，理想的植入周期是数年甚至数十年。涂层在人体内的长期稳定性、降解产物的代谢途径、系统毒性、免疫原性等，都需要更充分的验证。简单说就是：现在 300 天没问题，那 3 年呢？30 年呢？

第三是监管审批。侵入式脑机接口属于最高风险等级的三类医疗器械，需要经过严格的注册临床试验。国内目前推进较快的“北脑一号”还是硬膜外（非脑实质内植入）产品，脑内植入的审批会更加谨慎。

不过，好消息也不少。国内脑机接口的临床转化正在加速，天坛医院已经开设了脑机接口咨询评估门诊和临床转化病房，多款产品在推进临床试验。这款涂层作为一种通用平台技术，可以应用于各类植入式神经电极和医疗设备，转化路径相对清晰。

脑机接口的“最后一公里”，正在被一米一米地打通。也许再过十年回头看，今天这层薄薄的分子外衣，会被证明是这段旅程中相当关键的一步。

毕竟，对于电极技术来说，真正成熟的标志，从来不是它能做多少酷炫的事，而是它能安安静静地待在那里——不捣乱、不衰减、随时能换。到那个时候，脑机接口才真正从实验室的“展品”，变成患者能用、敢用的医疗工具。

策划制作

作者丨许先慧 中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究（上海）设施副主任

审核丨陶宁 生物医学领域 副研究员

策划丨高佩雯 江帆