近日，大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室开发出一种可自支撑的亚微米皮层脑电电极阵列。他们受蜻蜓翅膀的“脉-膜”复合结构启发，提出一种高性能极薄皮层电极设计与制造方法。相关成果发表在《自然-通讯》。

皮层电极贴敷在大脑皮层表面，可以实时采集和调控脑电信号，是半侵入式脑机接口系统的核心器件。大脑皮层极其柔软且形貌复杂，要求皮层电极超薄超软，才能够与大脑的力学性能相匹配，与褶皱的沟回表面共形贴合，从而降低异物排斥反应，提高脑电信号质量。但是，超薄超软的皮层电极无法自支撑，会自发卷曲或褶皱，导致难以操作和植入。如何使皮层电极兼具贴合时的“柔性”和操作时的“刚性”，是制约该领域发展的瓶颈问题。

本研究中，团队针对皮层电极自支撑性能，构建脉-膜复合结构弯曲变形力学模型，解算出类翅脉支撑结构的宽度与厚度阈值，并针对皮层电极共形贴合性能，构建弯曲能与变形能的竞争模型，优化出类翅膜功能区域的几何参数。在此基础上，基于成熟的光刻工艺，团队提出一种“脉-膜”复合结构制造方法，研制出可自支撑的厚度仅为850 nm的高性能皮层电极，化解了“刚”与“柔”不可兼得的矛盾。

随后，团队开展了皮层电极植入及癫痫脑电信号监测动物实验，与厚度10μm的皮层电极相比，亚微米皮层电极采集的脑电信号幅值和信噪比以及阻抗、长期记录稳定性和生物兼容性等均得到了全面提升。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-026-77707-6