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再者，若是將該剛性腦機接口長期植入，剛性腦機接口與腦組織之間會產生機械失配問題，導致組織損傷。而且，傳統(tǒng)的腦機接口的生物性能不匹配會造成異體排斥反應，最終削弱信號的傳遞，從而縮短腦機接口在體內的服役壽命。
總之，傳統(tǒng)的剛性腦機接口無論在體內植入多久，都將提高疾病誤診的風險，這顯然是人們不想看見的。
為了解決該問題，已有研究者采用彈性體或柔性塑料制作柔性神經探針，以達到縮小腦組織和植入電子器械間的機械性能差異的愿景。
導電水凝膠是通過加入導電納米填料制備而成的，但是高含量的導電納米填料易團聚，從而影響水凝膠的導電性、透明度和粘附性。
其中，不透明的導電水凝膠是無法在臨床手術中透過腦機接口實時觀察植入部位的（例如，出血情況或水腫），從而不能及時對患者身體情況有全面了解，存在加重患者病情的風險。
而缺乏組織粘附性的導電水凝膠無法穩(wěn)定地與腦組織表面貼合，因此容易造成組織摩擦及信號監(jiān)測失效等問題。
基于此，該團隊于 2017 年展開本次研究，歷經如下階段：
第一步，選材與材料設計。
導電水凝膠結合了導電高分子與水凝膠兩方面性能，在許多方面具有潛在應用前景。但導電高分子由于其分子結構導致的疏水特性，使其難于復合在水凝膠網絡中。
基于團隊前期在仿貽貝化學構筑多功能水凝膠的豐富經驗，該項研究工作巧妙地采用雙鍵化多巴胺限域聚合3，4 -乙烯二氧噻吩（EDOT），制備了親水超小的導電高分子納米顆粒（dPEDOT NPs），并將其引入到卡拉膠-聚多巴胺-聚丙烯酰胺網絡中制備了導電、透明水凝膠。
dPEDOT NPs 能夠在水凝膠網絡中構建動態(tài)氧化還原系統(tǒng)，維持水凝膠中兒茶酚氧化還原動態(tài)平衡，從而賦予水凝膠與腦組織同水平的模量（小于1kPa）及良好的組織粘附性。
同時，在水凝膠中引入兒茶酚官能團，能夠賦予導電水凝膠獨特的主動免疫逃逸能力，使其具有降低神經炎癥和抑制纖維組織增生的功能，避免FBR及纖維囊的形成。
dPEDOT NPs 中的動態(tài)酚-醌轉換，水凝膠原位自固化，能夠在保持電路完整性的同時，實現(xiàn)微電路的轉印，最終集成水凝膠基腦機接口，其能夠與腦組織的無縫貼合，從而實現(xiàn)信號穩(wěn)定傳輸。

文章插圖
圖1納米顆粒的設計及水凝膠基腦機接口
第二步，水凝膠性能評估。
為了檢測水凝膠的超軟特性，該團隊設計多種實驗，如將水凝膠置于各種彎曲的表面進行貼合測試，發(fā)現(xiàn)該柔軟的水凝膠緊密纏繞在圓柱體表面，也可以在凹凸不平的金屬表面及新鮮的腦組織實現(xiàn)無縫貼合，這是傳統(tǒng)的橡膠材料與和聚丙烯酰胺（PAM）水凝膠無法實現(xiàn)的。
其還通過萬能力學試驗機、流變儀對水凝膠的粘彈性、模量等力學指標進行了量化測試，結果也證明了該水凝膠具有腦組織水平的超低模量。

文章插圖
圖 2.水凝膠展現(xiàn)出了良好的超軟特性，并與新鮮的豬腦組織表面無縫貼合。
其次，對水凝膠的體內、外組織粘附性進行測試，結果表明，水凝膠濕組織均具有良好的粘附性，同時在使用完畢后可以輕易從大腦表面無損取下，不會對腦組織造成傷害。因此，水凝膠的性能已初步滿足用于短期顱內腦電信號監(jiān)測的植入式腦機接口。
隨后，為了驗證水凝膠長期植入會是否會導致 FBR 和水凝膠臨床中復雜情況，如炎癥環(huán)境下的腦電信號監(jiān)測等，將水凝膠植入皮下觀察宿主免疫反應，對 FBR 標記物進行熒光染色后，水凝膠能夠通過降低周圍組織的炎癥和纖維組織增生，進而實現(xiàn)免疫逃逸。

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