近日，来自丹麦科技大学（DTU）、哥本哈根大学（University of Copenhagen）以及伦敦大学学院（UCL）等多所顶尖研究机构的神经工程团队，成功开发出一种名为微流控轴向电极（microfluidic Axialtrode, 简称 mAxialtrode）的多功能针状脑植入物。该器件突破了传统单点交互电极的局限，能够在同一根微细光纤的多个深度轴向位点上，实现神经信号同步记录、高精度局部给药以及双色光遗传学调控。该成果已正式发表于国际顶尖学术期刊 Advanced Science。

破解传统脑电极瓶颈：从刚性点接触走向柔性多维度交互

在现代神经科学中，研究复杂神经网络如何参与癫痫发作、记忆巩固与决策制定，往往依赖于对大脑多层结构的实时监测与干预。然而，当前主流的脑电极与光纤植入物存在两大技术瓶颈：其一，传统硅基刚性材料的机械顺应性差，长期植入容易对大脑软组织产生微摩擦，从而诱发星形胶质细胞激活与神经炎性级联反应；其二，常规平端光纤仅能在末梢“鼻端”实现单一空间点位的光释放与组织交互，无法兼顾大脑深浅皮层之间的动态通讯。

由博士后研究员 Kunyang Sui 与副教授 Christos Markos 主导研发的 mAxialtrode 彻底改变了这一现状。该植入物由高度柔韧的类塑料聚合物光纤构成，末端设计有特殊的倾斜角，不仅大幅减小了截面尺寸，还能以微创方式轻柔穿透组织，显著降低机械植入损伤与长期异物排斥反应。

精巧结构与拉丝工艺：不足0.5毫米内的精密微系统

在制造工艺上，研究团队将宏观聚合物预制棒加热后进行高精度微拉伸，仿若精密纺丝一般将其缩减为直径不足半毫米（<0.5 mm）的微型探针。尽管尺寸极其纤细，其内部微观结构却异常丰富：

探针正中心贯穿一根低损耗导光纤芯，外周规则环绕着 8 个微流控通道。这些通道具有双重功能：一部分管道作为流体管路，负责精准递送纳升级药液；另一部分管道则可容纳超细金属导线，作为高阻抗电生理微电极阵列。这种设计不仅保证了极高的轴向空间分辨率，还赋予了探针随脑搏动自由弯曲的优异柔顺性，极大提升了植入状态下的生物相容性。

活体动物实验：三项功能无缝协同

为评估该系统在复杂生理环境下的实用性，研究人员在自由活动的活体小鼠脑内进行了严谨的“体内（in vivo）”功能验证。研究团队将电极植入小鼠大脑，并同步连接微型注射泵、双色激光源与高采样率电生理采集系统：

实验结果表明，mAxialtrode 展现了强大的多模态协同能力：首先，它能够利用蓝光和红光成功激活特定脑区的基因工程神经元；其次，它在浅层大脑皮层与深层海马结构中，均记录到了高质量的局部场电位与神经元放电信号；此外，研究人员还在间距达 3 毫米的不同组织深度上，成功完成了多种活性物质的独立精准微量注射。在整个记录过程中，小鼠未表现出明显的不适或行为异常，充分验证了器件的轻量化与极低生物负荷。

临床转化愿景与未来布局

该研究的神经生理学验证由哥本哈根大学 Rune W. Berg 副教授与伦敦大学学院 Rob C. Wykes 副教授紧密协作完成，团队在神经回路解析与癫痫病理模型领域贡献了关键见解。由于 mAxialtrode 实现了“药物输注-电生理监测-光调控”的闭环一体化，未来不仅可用于解析难治性癫痫的异常异常同步放电机制，还展现了巨大的神经治疗转化潜力。

目前，该研发团队正在推进相关核心技术的全球专利布局，并着手进行更深入的长期慢性毒理测试与医疗器械合规评估，以期在未来将这一革命性多功能脑探针推向临床患者治疗。