腦虎科技的技術關鍵點：高通量、微創植入、柔性電極

　　“我們開發的免開顱微創植入式高通量柔性腦機接口,里面有三個關鍵詞,第一是高通量,我們希望把通道數提上來,第二是要微創可植入,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方面的科技創新。

　　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,首先是手術本身的創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,這就造成技術的門檻極高。目前這項技術必須把這個問題解決,才有可能在臨床上得到推廣應用。

　　可見,能夠長期穩定、高通量記錄大腦神經細胞電活動的微電極陣列,是腦科學基礎研究和包括腦機接口在內的臨床診療技術的重要工具。

　　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元的數量大概是在千的量級。1000個通道的神經元記錄設備跟我們大腦里860億個神經元,這中間差距巨大。

　　在過去幾十年里,大家做神經界面,做腦機接口的腦電極基本上是按照醫療器械的方式來的。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,在平面上來做一個非常高密度的神經電極的制備,借用集成電路龐大的加工能力和集成能力,把如此多的神經電極記錄點集成到一個小小的芯片里,而且芯片還能微創植入到大腦里面,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,大腦是最復雜又最脆弱的一個器官,腦機接口技術會涉及到電極、芯片、植入裝置、算法等,除了要做集成、封裝,更重要的是技術本身的生物安全性、長期在體的穩定性等。

　　相比傳統猶他陣列硬質電極,目前業內腦機接口公司都使用柔性電極植入,據悉,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,在體的創傷及在體對大腦引發的免疫反應會更好,同時長期的安全性會得到很大的保障。”陶虎說道。

　　微創植入 —— 獨創蠶絲蛋白輔助植入

　　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傷,腦虎科技通過巧妙的設計,實現了其柔性 “腦機接口” 微電極陣列系統的免開顱微創植入,獨創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勢,這些優勢我們也期待在臨床中能夠體現出來。”

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

　　目前腦虎科技實行產學研合作模式,屬于 “雙軌制” 推進技術的發展,陶虎帶領的中科院團隊在前端進行前沿技術研發的探索,彭雷帶領的腦虎科技商業化團隊執行相應技術的落地和產業化,公司已經完成了核心技術突破以及關鍵器件制造。