宾夕法尼亚州立大学的研究人员开发出一种3D打印柔性脑电极的新方法。

这项发表于《先进材料》的研究旨在解决神经接口技术中长期存在的共性难题。

传统生物电极采用刚性材料与通用几何形状，无法贴合大脑高度个性化的表面拓扑结构。

论文通讯作者、宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学助理教授陶周解释道，尽管每个人的大脑结构各不相同，但现有神经接口装置却试图如同对待标准结构般适配所有大脑。

这促使他们开发基于个体脑结构定制的电极。

研究团队主要采用水凝胶构建电极，以尽可能匹配脑组织的力学特性。

通过仿蜂巢几何结构在保证机械强度的同时实现柔性优化，并有效控制生产时间与材料用量。

周教授强调，该蜂巢结构在保持机械强度的前提下显著降低了电极刚性。

更重要的是，该结构减少了制造过程中的总体材料消耗，从而缩短生产周期、降低成本并减轻环境负担。

制造流程始于核磁共振扫描，通过有限元分析生成患者神经结构的精细化仿真模型。

专用软件据此构建定制化电极模型，随后采用直写成型技术进行打印。

这种方法能够在较小表面积上制备可监测与传输脑信号的电极。

基于21位患者的核磁共振数据，团队3D打印出大脑模型并实测电极与各脑表面的贴合程度。

水凝胶电极展现出近乎完美的电连接性能，且相较于刚性电极，其应用过程不会损伤柔软脑组织。

在为期28天的大鼠模型试验中，电极未引发免疫反应并始终保持稳定的工作性能。

周教授指出，根据大脑特异结构定制电极能显著提升监测可靠性。

由于电极与脑组织贴合度更高，信号质量获得了实质性改善。

研究团队正计划推进该技术的临床应用转化。

周教授透露，他们期望通过技术优化使电极能够特异性监测各类疾病。

未来他们期待与临床患者合作，探索该技术在医疗场景中支持脑功能监测与疾病治疗的实践路径。