电子发烧友网综合报道 近日，上海交通大学电子信息与电气工程学院刘景全教授团队(duì)在(zài)可植入式脑机接口（BCI）核心器件研发领域取得重大突破。该团队成功开发出一种基于阳极键合技术的高效MEMS微电极阵列（BMEA），有效破解了传统“犹他电极”制造工艺复杂、成本高昂等长期困扰业界的难题。

该研究成果以《一种用于在体神经记录的具有可靠电极间绝缘工艺的高效MEMS微电极阵列》为题，发表于国际顶级期刊《Small》，为下一代高性能、可扩展脑机接口技术的发展奠定了坚实基础。

核心突破：绝缘工艺破解长期应用瓶颈

可植入微针阵列作为脑机接口的核(hé)心(xīn)部(bù)件(jiàn)，扮演着“神经信(xìn)号(hào)翻(fān)译官”的关键角色——既要精准采集神经元放电信(xìn)号(hào)，又(yòu)要(yào)避(bì)免(miǎn)电(diàn)极(jí)间信号干扰，同时需具备长期生物相容性。而电极间绝缘性能不足、工艺复杂导致的稳定性欠佳，一直是制约该领域发展的核心痛点。

刘景全团队创新性地采用阳极键合技术，构建了以低阻硅片为导电微针、硼硅酸盐玻璃为绝缘基底的核心结构。“传统熔融玻璃基底工艺需经多步高温处理，不仅耗时，还易产生微裂纹，导致绝缘性能衰减。”团队第一作者徐庆达博士介绍，新方案通过硅-玻璃直接键合，实现了电极间绝缘层的致密化制备。经测试，电极间漏电流低于0.1nA，绝缘电阻稳定保持在10¹⁰Ω以上，较传统工艺提升两个数量级。

为兼顾信号采集效率与生物相容性，团队还优化了微针结构与界面修饰工艺。借助阵列式内部腐蚀液补充速率调控和并列多次切割技术，通过一步静态腐蚀即可形成尖端直径仅5μm的锥形微针，既降低了植入时对脑组织的损伤，又提升了信号采集的空间分辨率。同时，通过溅射氧化铱作为电极界面材料，不仅降低了电极阻抗，还显著提升了器件在生物体液中的抗腐蚀性能。

“我们开发的微电极阵列通过创新的阳极键合工艺，实现了电极间近乎完美的绝缘性能。”刘景全教授解释，“这使得微针阵列植入大脑后，能够稳定记录神经元发放的spike信号，避免了传统电极阵列中常见的信号串扰问题。”

实验验证：在体与离体双重佐证可靠性

研究团队通过严谨的实验设计，对新开发的微电极阵列进行了全面验证。在小鼠在体植入实验中，该微电极阵列成功稳定记录到神经元发放的spike信号，证实了其在活体环境中的可靠性能；同时，通过(guò)脑(nǎo)切(qiè)片(piàn)实(shí)验(yàn)，团(tuán)队(duì)验(yàn)证(zhèng)了(le)电(diàn)极(jí)的(de)细(xì)胞(bāo)生(shēng)物(wù)相(xiāng)容(róng)性(xìng)，确(què)保(bǎo)器(qì)件(jiàn)长(zhǎng)期(qī)植(zhí)入(rù)后(hòu)不(bù)会(huì)对(duì)神(shén)经(jīng)组(zǔ)织(zhī)造(zào)成(chéng)明(míng)显(xiǎn)损(sǔn)伤(shāng)。
实(shí)验(yàn)结(jié)果(guǒ)令(lìng)人(rén)振(zhèn)奋(fèn)，主要(yào)体(tǐ)现(xiàn)在(zài)两大维度：
·信号采集优异：电极可长期、稳定捕捉小鼠大脑神经元发出的微弱电信号，信号质量出众，充分证明其实际应用可靠性。
·生物安全性高：细胞实验和动物行为学实验均显示，该电极无细胞毒性，小鼠植入后活动正常，未出现明显不适或排斥反应，展现出良好的生物相容性与安全性。

“我们的实验表明，这种微电极阵列植入后可持续稳定工作，信号质量远优于传统电极阵列。”刘景全团队的博士生表示，“这为长期神经信号监测和脑机接口实际应用奠定了坚实基础。”

三大核心优势领跑业界

与现有脑机接口器件相比，刘景全团队开发的微电极阵列具备三大显著优势：
·高精度记录：电极间绝缘工艺的突破性改进，大幅降低信号串扰，显著提升神经信号记录精度。
·高稳定性：阳极键合技术保障了微电极阵列在复杂生物环境中的长期稳定性，避免了传统电极植入后因绝缘失效导致的信号质量下降问题。
·高生物相容性：通过优化材料选择与表面处理工艺，微电极阵列对神经组织的侵入性更低，显著减轻了植入后的炎症反应。

随着这项突破性成果的发表，上海交大刘景全团队在脑机接口领域的研究实力再次获得国际认可，为我国脑科学与类脑智能领域的前沿研究贡献了重要力量。未来，团队将持续深化微纳电子与生物医学的交叉融合，推动脑机接口技术向更高精度、更广泛应用领域迈进。