中国医疗科技行业调研简报：2025年全球及中国脑机接口电极行业跟踪：柔性微电极植入，脑机接口行业将面临怎样突破？

脑机接口柔性电极研报总结

柔性电极分类

• 颅内电极
  • 侵入式电极：直接穿透软脑组织，提供高精度神经活动监测，但植入风险高（感染、出血、信号衰减）。
  • 半侵入式电极（ECoG）：放置于硬膜外或硬膜下，空间分辨率高，生物反应和感染风险较低。
• 颅外电极
  • 干电极：无需电解质，操作简单，但动态信号稳定性需提升。
  • 半干电极：持续释放电解质，兼顾信号质量和用户友好性。
  • 湿电极：传统脑电记录电极，信噪比高，但长期使用可能导致皮肤刺激和信号衰减。

柔性电极工作原理及应用

• 工作原理：多层复合结构（柔性基底、金属导电层、导电粘合剂、绝缘层），实现生物电信号高效采集与传输。
• 应用场景：
  • 长期生理信号监测（心电、脑电等）。
  • 动态环境信号采集（康复医学、运动生理学）。
  • 医学影像兼容性场景（X射线检查兼容）。
  • 可穿戴医疗、植入式神经接口、智能假肢等。

植入式柔性微电极发展趋势

• 高密度：通过微纳加工和电路设计提升通道密度，实现高通量记录（挑战：信号保真传输、功耗控制）。
• 超柔性：采用PDMS、水凝胶等材料减少胶质瘢痕，实现动态形变适配（挑战：导电稳定性、图形化精度）。
• 可靠性：通过表面改性、生物可降解包层等技术提升界面附着力（当前植入寿命12个月，挑战：材料腐蚀）。

人体电化学信号监测卡点

• 机械失配问题：刚性电极与脑组织模量差异导致微动损伤和慢性炎症，促进胶质瘢痕形成，致使信号衰减。
• 柔性电子器件临床转化瓶颈：
  • 制造工艺：微纳加工缺陷影响通道一致性。
  • 长期稳定性：水氧渗透性引发电化学腐蚀、导电聚合物溶胀失效。
  • 高密度集成：微型化电极电荷注入容量受限，多层互连可靠性待突破。

超柔性微电极研发突破

• 超薄柔性电极：聚酰亚胺基底提高脑组织力学匹配性，减少微动损伤和炎症。
• 复合界面优化：还原氧化石墨烯与聚（3,4-乙烯二氧噻吩）：聚（钠4-苯磺酸盐）复合材料增强电气和电化学性能。
• 长期稳定性验证：128通道柔性电极植入小鼠脑内，三周内信号稳定，界面阻抗下降并趋于稳定。