“我們開發(fā)的免開顱微創(chuàng)植入式高通量柔性腦機接口,里面有三個關(guān)鍵詞,第一是高通量,我們希望把通道數(shù)提上來,第二是要微創(chuàng)可植入,第三我們是柔性的。”陶虎教授近期接受采訪時闡述了腦虎科技在腦機接口技術(shù)方面的科技創(chuàng)新。

　　談及植入式腦機接口,陶虎教授指出,第一個想到肯定是安全性的問題,安全性的問題里面分兩點,首先是手術(shù)本身的創(chuàng)傷對于病人的安全性,再者是植入以后它長期在體的安全性、穩(wěn)定性,這兩點是植入式腦機接口必須要面對的問題,這就造成技術(shù)的門檻極高。目前這項技術(shù)必須把這個問題解決,才有可能在臨床上得到推廣應(yīng)用。

　　可見,能夠長期穩(wěn)定、高通量記錄大腦神經(jīng)細胞電活動的微電極陣列,是腦科學基礎(chǔ)研究和包括腦機接口在內(nèi)的臨床診療技術(shù)的重要工具。

　　高通量 —— 借鑒集成電路的制造工藝

　　截止到目前,我們能夠同時記錄到大腦神經(jīng)元的數(shù)量大概是在千的量級。1000個通道的神經(jīng)元記錄設(shè)備跟我們大腦里860億個神經(jīng)元,這中間差距巨大。

　　在過去幾十年里,大家做神經(jīng)界面,做腦機接口的腦電極基本上是按照醫(yī)療器械的方式來的。腦虎科技借鑒了集成電路的制造工藝,集成電路的優(yōu)點是可以在很小的面積里來集成很多的器件,通過集成電路方式,腦虎采用光刻、布線的技術(shù),在平面上來做一個非常高密度的神經(jīng)電極的制備,借用集成電路龐大的加工能力和集成能力,把如此多的神經(jīng)電極記錄點集成到一個小小的芯片里,而且芯片還能微創(chuàng)植入到大腦里面,進行大腦的采集和刺激。陶虎表示,目前來看這是最重要的,因為它是直插到大腦里面做信號采集和讀寫。

　　目前腦虎科技開發(fā)的新型電極,在單器件集成了 2640 個電極記錄位點,可同時采集傳輸 2600 多個神經(jīng)元信號。

　　柔性 —— 長期的安全性會得到保障

　　陶虎指出,大腦是最復(fù)雜又最脆弱的一個器官,腦機接口技術(shù)會涉及到電極、芯片、植入裝置、算法等,除了要做集成、封裝,更重要的是技術(shù)本身的生物安全性、長期在體的穩(wěn)定性等。

　　相比傳統(tǒng)猶他陣列硬質(zhì)電極,目前業(yè)內(nèi)腦機接口公司都使用柔性電極植入,據(jù)悉,腦虎科技借鑒集成電路的制造工藝,并將它做在了柔性的襯底上,“集成電路的芯片或者器件一般都做在硅基晶圓上,我們現(xiàn)在把它做在柔性的基底上,這樣當電極植入大腦后,在體的創(chuàng)傷及在體對大腦引發(fā)的免疫反應(yīng)會更好,同時長期的安全性會得到很大的保障。”陶虎說道。

　　微創(chuàng)植入 —— 獨創(chuàng)蠶絲蛋白輔助植入

　　畢竟是一個植入式的器械,怎樣能夠把這個柔性電極精準植入又不造成太大的創(chuàng)傷,腦虎科技通過巧妙的設(shè)計,實現(xiàn)了其柔性 “腦機接口” 微電極陣列系統(tǒng)的免開顱微創(chuàng)植入,獨創(chuàng)了采用蠶絲蛋白輔助植入的方式,只要打一個1毫米的微孔就可以順利植入。陶虎展開說道,“蠶絲蛋白天然抗菌、可降解、力學強度高,相應(yīng)地,以蠶絲蛋白為主體的柔性電極將繼承其自然屬性,在生物相容性、機械強度上要比化工或化學合成材料制成的電極有優(yōu)勢,這些優(yōu)勢我們也期待在臨床中能夠體現(xiàn)出來。”

　　腦虎科技作為在深腦技術(shù)領(lǐng)域探索的代表公司,是一家在柔性材料領(lǐng)域獨具特色的中科大系創(chuàng)業(yè)公司,兩位創(chuàng)始人陶虎和彭雷是中科大的同學,畢業(yè)于中科大精密儀器與精密機械專業(yè)。

　　目前腦虎科技實行產(chǎn)學研合作模式,屬于 “雙軌制” 推進技術(shù)的發(fā)展,陶虎帶領(lǐng)的中科院團隊在前端進行前沿技術(shù)研發(fā)的探索,彭雷帶領(lǐng)的腦虎科技商業(yè)化團隊執(zhí)行相應(yīng)技術(shù)的落地和產(chǎn)業(yè)化,公司已經(jīng)完成了核心技術(shù)突破以及關(guān)鍵器件制造。