蝴蝶沙龙“X-Brain”学术论坛丨第8期 自适应神经界面材料与器件

by 廖鑫、苗思敏 | 2022-09-16

   9月7日，中科院深圳先进技术研究院（简称“深圳先进院”）科研处与脑认知与脑疾病研究所（简称“脑所”）联合推出的蝴蝶沙龙“X-Brain”学术论坛系列活动正式展开，贯彻以学科交叉融合服务国家需求为导向，推动院内各研究所与脑科学研究的交叉融合。应脑所所长王立平研究员邀请，生物医学与健康工程研究所（简称“医工所”）智能医用材料与器械研究中心主任杜学敏研究员作为蝴蝶沙龙“X-Brain”学术论坛第8期主讲人，在深圳先进院F13会议室为师生们带来题为“自适应神经界面材料与器件”的精彩报告。论坛由王立平研究员主持，先进院多个研究所师生积极参与，讨论氛围热烈。

杜学敏研究员作报告中

   植入式神经接口器件是目前研究的热点之一，为失明、失聪、帕金森、抑郁症等临床上难治的神经系统疾病的治疗提供了全新的思路与技术，为患者带来了新的希望。但是神经接口核心器件与组织间的界面适配仍面临重大挑战：一方面，当前的神经接口器件无法在形态上与具有复杂三维结构的组织匹配，可能导致两者之间信息交互效率低下；另一方面，由于这类器件的表界面生物相容性较差，常诱发炎症反应导致器件被纤维化组织包裹，继而严重影响植入体的功能。在本次活动中，杜学敏研究员详细介绍了团队为攻克神经接口器件面临的关键问题而所做的一系列工作。

   杜博士首先讲述了自己受到含羞草在外界刺激下产生形变这一现象的启发，而提出构建刺激形变高分子材料与植入式神经电极复合实现功能化，并通过功能电极宏观形状调控实现电极与生物组织间形态匹配的假设。他们利用复合取向微通道、溶胀梯度协同、尺寸效应以及分子氢键动态调控等策略，构建了多种不同的刺激响应自适应高分子材料。这些材料可以实现复杂的三维形变，且具有超灵敏、抗疲劳等特点，赋予了相关器件良好的形态适配性能。

   随后，杜博士为大家介绍了他们是如何通过调控功能电极表面微观形貌，实现电极与生物组织间的良好相容性。他们通过利用活性分子与微纳结构协同设计这一策略，在神经接口器件表面构建表面微观形貌。该设计可以促进神经元在器件表面的网络化生长、有效降低器件周围的炎性反应，并抑制星型胶质细胞的粘附（相较于对照，瘢痕组织减少50%）。

蝴蝶沙龙“X-Brain”学术论坛现场 

   最后，杜博士与大家分享了他们在新型光电功能电极神经调控研究中所取得的成果。他与研究团队所构建的高效光电响应智能材料可实现毫秒级光电响应，且经历上万次光刺激循环后仍无明显疲劳；在表面覆盖有液体的情况下，仍可保持稳定的光电响应功能并实现跨越六个数量级的液滴光操控运动，提示该材料在构建光电响应的功能电极方面有极大的潜力。

   报告结束后，与会师生踊跃提问，杜博士都做出了细致、专业的回答。通过充分的交流与探讨，碰撞灵感的火花，促进了自适应智能材料与脑科学研究领域的深入交流以及学科间的交叉合作。 

   会末，王立平研究员作为邀请人感谢杜学敏研究员的不吝分享，并与在场师生交流自身对学科交叉合作的经历与感悟。最后，在大家热烈的掌声中，王立平研究员、王玉田院士、科研处谭乐副处长共同为杜学敏研究员颁发“特邀报告证书”和蝴蝶沙龙“X-Brain"定制纪念品，也宣告了蝴蝶沙龙“X-Brain”学术论坛第8期活动圆满结束。

-报告人-

杜学敏 研究员

深圳先进技术研究院

生物医学与健康工程研究所

   杜学敏，博士、研究员，医工所智能医用材料与器械研究中心主任；入选中国科学院青年创新促进会会员、广东省“特支计划”科技创新青年拔尖人才；被遴选为国际仿生工程学会青年委员、中国微米纳米技术学会微纳执行器与微系统分会理事、中国复合材料学会智能复合材料专业委员会委员；担任The Innovation等期刊青年编委。长期从事智能高分子材料及生物器件研究。近年来，以负责人身份主持国家自然科学基金优秀青年基金、国家重点研发计划“变革性技术关键科学问题”课题等项目多项，相关成果以第一及通讯作者（含共同）发表于Science Advances、Matter、Advanced Materials、Advanced Functional Materials、National Science Review 等期刊，已获授权专利20余项。