電活動(dòng)是以大腦為代表的神經(jīng)信息系統(tǒng)產(chǎn)生、傳輸和處理信息的基礎(chǔ)。檢測(cè)活體生物神經(jīng)電活動(dòng)是腦科學(xué)研究、神經(jīng)及精神類疾病臨床研究和腦機(jī)接口應(yīng)用研究的關(guān)鍵核心技術(shù)。植入式神經(jīng)微電極作為腦機(jī)接口的核心關(guān)鍵器件，可植入活體動(dòng)物大腦，可在幾乎不影響大腦正?；顒?dòng)的條件下記錄顱腦內(nèi)部單個(gè)神經(jīng)元的電信號(hào)。為了適應(yīng)腦組織、減小血腦屏障和免疫反應(yīng)干擾，實(shí)現(xiàn)對(duì)微弱（μV量級(jí)）神經(jīng)電信號(hào)的高通量、長(zhǎng)時(shí)程記錄，對(duì)傳感器的環(huán)境耐受性、單位體積所含通道數(shù)、生物相容性和信噪比等特性提出了極高的要求。

中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所裴為華研究員團(tuán)隊(duì)在一項(xiàng)基于體硅工藝、可用于長(zhǎng)期神經(jīng)活動(dòng)記錄的植入式微電極陣列研究中，在掌握立體排布的超細(xì)硅微針陣列的刻蝕、絕緣、隔離和鍵合等關(guān)鍵工藝的基礎(chǔ)上，提出了一種高效的3D微針面陣針尖一次性精準(zhǔn)可控暴露方法，實(shí)現(xiàn)了10×10微針面陣針尖的批量化去絕緣處理，微米級(jí)電極記錄位點(diǎn)暴露的一致性達(dá)到97%，結(jié)合具備將微針“懸浮”在大腦皮層上特殊引線工藝，研制出了具備慢性植入能力的硅神經(jīng)微針電極陣列芯片。動(dòng)物大腦皮層植入驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明，該方法制備的電極信噪比良好、信號(hào)產(chǎn)出率高（圖1）。這一技術(shù)為植入式腦機(jī)接口技術(shù)中皮層間長(zhǎng)期神經(jīng)記錄提供了芯片式電極解決方案。

圖1 硅神經(jīng)微針電極陣列芯片及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果

該工作以《A Local De-insulation Method and Its Application in Neural Microneedle Array》為題，近日發(fā)表于《微系統(tǒng)與納米工程(英文)》（Microsystems & Nanoengineering，DOI：10.1038/s41378-025-00922-6）。

以上研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（62071447）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFF1202303）等項(xiàng)目的資助。