关节神经电子器件：让信号传输不受机械拉伸影响

可拉伸生物电子学虽推动了神经调控疗法的发展，但在关节神经这一控制肢体运动和假肢感觉反馈的动态神经网络中应用时，面临三大挑战：关节处重复应变常超120%，需设备具备组织级柔顺性；关节组织依赖滑液和血管获取营养，要求设备高通透性；长期植入需避免纤维包裹和炎症。现有设备难以兼顾，常致植入失败。

本研究开发了液态金属基超弹性纤维生物电子器件（UFBs），通过分子工程和结构设计攻克了这些限制。一是对液态金属纳米颗粒进行巯基功能化修饰，形成自组装单分子层，增强与神经组织的界面黏附，消除纤维包裹；二是构建各向异性银纳米线网络，将机械应变与电子传输解耦，在150%重复应变下电阻变化可忽略。多孔网状结构还使流体通透性比传统材料高五个数量级，确保滑膜关节的营养交换。

大鼠尺神经体内实验显示，UFBs实现6周慢性神经调控且不影响正常行为。与传统PET cuff电极相比，UFBs无纤维包裹，能维持神经信号传导，而cuff电极14天后即无法诱发出复合动作电位。组织学分析表明，UFBs与神经组织无缝整合，促进血管生成，炎症轻微；cuff电极则导致神经压迫和炎症加剧。UFBs杨氏模量与神经组织相近（约0.1 MPa），机械匹配性好，大鼠握力与正常组无差异，cuff电极组握力却逐渐下降。

该研究重新定义了生物力学适应性神经电子学，为动态生物系统（如假肢感觉反馈、神经退行性疾病治疗）接口提供通用框架。其核心创新在于通过界面化学修饰、应变不敏感传导网络和高通透性结构的多模块设计，实现机械应变与电子传输解耦及设备与动态生物组织的无缝整合。