由于柔性電極在減輕腦組織損傷和信號獲取上都展現出了更大的潛力，是科研界和產業界重點投入研發的領域。目前，超柔性和高密度是主攻突破方向。


超柔性


由于腦組織楊氏模量極低（0.4-15kPa），因此電極材料的選取變得尤為關鍵。硅基材料楊氏模量過高，在中國已經不是主流材料。除了聚酰亞胺、聚對二甲苯等可以微納加工的聚合物外，彈性硅膠材料和超柔性水凝膠材料也頗受關注。這里的取舍是：材料越軟，和腦組織的機械匹配性就越好，精細化微納加工難度就越大。


在水凝膠方面，2023年，中科院長春應化所張強研究員研發的水凝膠電極通過引入聚輪烷結構作為交聯劑，成功實現大鼠腦神經信號長期記錄。2022年，西南交通大學的魯雄教授、謝超鳴副教授團隊、電子科技大學潘泰松副教授、中國海洋大學韓璐教授和北京基礎醫學研究所江小霞副研究員共同研發了具有腦組織力學和生物學匹配性的水凝膠電極，具有免疫逃逸性。


在彈性硅膠材料方面，聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有極佳的透光性、化學穩定性、熱穩定性、生物相容性以及最重要的可加工性而展現出巨大潛力。實操難點上，PDMS材料的圖形化工藝尚不成熟且精度有限，同時PDMS有較高的水汽透過率，會對植入體內導電材料造成氧化和腐蝕問題。其加工精度和長期可靠性是下一步研發的重點。


高密度


如之前所說，越柔軟的電極帶來的問題便是更難的精細化微納加工。從技術（柔性和加工難度、成本）平衡取舍的角度，提高密度將引入全新的參考變量。


人體大腦約有860億個神經元，現有腦機接口的通量顯然是不足以處理如此巨大的輸入。電極通道數量增加會帶來一系列如電路連接、神經信號高保真放大濾波、數據算法處理、以及最現實的數據傳輸供電及散熱問題。提高密度為硬件顛覆式迭代之前的可行方向。


國內方面，科研端和產業端都有極具特色的技術路徑。


上海階梯醫療的高通量超柔性微納電極，可實現最高2304通道的無免疫瘢痕植入，植入300天以上后仍能穩定采集腦電波信號。團隊的設計方案是在材料本身柔性的極限內，通過降低電極厚度來降低彎曲應力，從而達到了細胞間作用力的量級，使細胞感知不到電極的存在。

中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、國家納米科學中心方英研究員和神經科學研究所李澄宇研究員及其團隊研發了名為“神經流蘇”的技術，通過將上千根與神經元突觸尺寸接近柔性神經纖維電極浸入在聚乙二醇液體中，利用表面張力聚合“流蘇”，待成功植入并降解代謝聚乙二醇后，柔性神經纖維電極自動釋放。此方法通過優化植入方式來增加腦內纖維電極的數量。


同樣借助創新性植入方法的還有上海腦虎科技。團隊利用蠶絲蛋白抗菌、可降解、相容性好、機械性能佳的特點，將其包裹在MEMS集成電路工藝加工的高密度柔性電極外，使其固化，將硬度控制在血管和腦組織之間。植入后，蠶絲蛋白降解并釋放柔性電極。目前，該技術仍在實驗室階段并已開展相關專利及產品報審。


隨著一批技術逐漸在臨床開展推進，其效果將很快在產業端產生波動。