植入式微電極陣列（Implantable Microelectrode Arrays,MEAs）是腦機接口（BCI）、神經(jīng)假體和神經(jīng)科學(xué)研究的關(guān)鍵技術(shù)，能夠記錄或刺激神經(jīng)元活動。近年來，隨著材料科學(xué)、微納加工和神經(jīng)工程的進步，MEAs在分辨率、生物相容性和長期穩(wěn)定性方面取得了顯著進展。

一、發(fā)展現(xiàn)狀

1.技術(shù)分類

目前主流的植入式微電極陣列主要分為：

剛性電極陣列（如Utah陣列、Michigan探針）

材料：硅、鎢、鉑/銥

特點：高信噪比，但長期植入易引發(fā)炎癥和膠質(zhì)瘢痕

柔性電極陣列（如Neuropixels、高分子基電極）

材料：聚酰亞胺（PI）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、PEDOT:PSS

特點：減少組織損傷，但信號采集穩(wěn)定性仍需優(yōu)化

可降解/瞬態(tài)電極

材料：鎂、鋅、絲素蛋白

特點：短期植入后自然降解，避免二次手術(shù)取出

2.主要應(yīng)用領(lǐng)域

臨床醫(yī)療

癱瘓患者的運動控制（如BrainGate、Blackrock Neurotech）

癲癇監(jiān)測與干預(yù)（如NeuroPace RNS系統(tǒng)）

帕金森病深部腦刺激（DBS）

科學(xué)研究

神經(jīng)環(huán)路解析（光遺傳學(xué)+MEA結(jié)合）

類腦器官（Brain Organoids）電生理監(jiān)測

腦機接口（BCI）

馬斯克的Neuralink（柔性高密度電極）

Synchron（血管內(nèi)電極，無需開顱）

3.當(dāng)前挑戰(zhàn)

長期穩(wěn)定性：膠質(zhì)增生導(dǎo)致信號衰減

生物相容性：減少免疫排斥反應(yīng)

高通道數(shù)：如何實現(xiàn)千通道以上高密度記錄

無線化&低功耗：長期植入的供能問題

二、未來機遇

1.材料創(chuàng)新

導(dǎo)電水凝膠：提高生物相容性

納米材料（如石墨烯、碳納米管）：增強信號采集靈敏度

自修復(fù)材料：延長電極壽命

2.制造技術(shù)突破

3D打印微電極：定制化神經(jīng)接口

光刻&納米壓印：更高密度電極陣列

柔性電子集成：與生物組織共形貼合

3.新興應(yīng)用場景

元宇宙交互：高帶寬BCI用于虛擬現(xiàn)實控制

智能假肢：實時神經(jīng)信號反饋

神經(jīng)調(diào)控治療：抑郁癥、阿爾茨海默病等

4.政策與資本推動

美國BRAIN計劃、中國腦計劃持續(xù)資助

Neuralink、Blackrock、Paradromics等公司融資活躍

三、結(jié)論

植入式微電極陣列正處于快速發(fā)展期，柔性化、高密度和長期穩(wěn)定性是主要研究方向。未來5~10年，隨著材料、無線傳輸和AI解碼技術(shù)的進步，MEAs有望在醫(yī)療康復(fù)、腦機交互和神經(jīng)科學(xué)研究中發(fā)揮更大作用，市場規(guī)模預(yù)計突破百億美元。