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【央视新闻客户端】

2025年7月1日晚七点多，中国科学院深圳先进技术研究院的副研究员韩飞正准备吃晚饭，手机上突然弹出一封邮件提醒。点开一看，原来是Nature期刊编辑部发来的文章接收通知。第一眼，他几乎不敢相信；再次确认了一遍，他才确信——团队耗时5年的研究成果，终于被Nature正式接收了。

论文在9月17日晚正式发表。90后青年学者韩飞是论文的共同第一兼通讯作者。

有趣的是，这项研究有一个最关键的步骤——卷，字面意义的卷。他们将厚度仅为数百纳米的柔性薄膜，卷绕成一种如发丝般细小、柔软可拉伸且可自由驱动的神经纤维电极——NeuroWorm（神经蠕虫），首次打破了传统静态植入式电极的限制，开创性地提出了脑机接口“动态电极”的新范式，为下一代电极的发展和脑机接口研究开辟了新方向。

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值得注意的是，这项研究成果由深圳先进院刘志远、韩飞团队联合徐天添团队，以及东华大学严威团队共同完成，是柔性电子与神经工程交叉融合的一个典型案例。深圳先进院为论文第一单位。

故事始于2020年。当时，韩飞是复旦大学与深圳先进院的联合培养博士生，与谢瑞杰一起，在刘志远课题组聚焦柔性生物界面传感材料与器件领域开展研究。

相较于可穿戴设备，植入式柔性电极能与体内组织建立更紧密、稳定的连接，不受皮肤或环境干扰，可长期采集高保真度的深层生理信号，为疾病诊疗与人机接口带来独特优势。

然而，在植入式电极领域有一个悬而未决的问题，即电极均是“静态”的——一旦植入就无法调整，不仅难以应对术中位偏、术后位移等情况，还可能因组织排异导致信号衰减。例如，传统的深脑刺激电极若植入位置不理想或发生移位，往往需二次手术调整，不仅增加风险，也限制了其长期应用的效能。

针对这一痛点。2020年11月，在一次课题组讨论会上，导师刘志远提出：“如果能开发一种非常细、非常软、还能运动的多通道纤维电极，或许能从根本上突破当前植入式电极领域的瓶颈。”

然而，想要实现植入式电极的“动态操控”并非易事，当前国际上并无先例。“开展这方面的研究涉及材料、动物实验、控制系统、信号处理等多学科，研究周期长、门槛极高。”论文共同通讯作者刘志远说道，但深圳先进院长期以来鼓励跨学科合作，为这一创新想法提供了土壤。

当时，深圳先进院集成所研究员徐天添团队在微型机器人领域已经积累了深厚的技术基础，擅长通过磁控运动技术使微小物体在体内移动。刘志远把研究想法与徐天添交流之后，双方一拍即合，决定合作开展研究。

在研究初期，团队遇到的第一个难题，便是如何在单根柔性纤维电极上实现多通道集成。

传统电极受限于通道数量不足，往往导致信号采集精度低、数据可靠性差；而盲目增加通道数，又会造成电极尺寸过大，加剧生物组织损伤。如何在极细的柔性电极上实现高密度通道集成，成为突破现有技术瓶颈的关键。

“如果你来看我们操作，可能根本找不到电极在哪，甚至需要借助放大镜。”论文第一作者谢瑞杰笑着描述道。电极的制备过程看似简单，却极度考验耐心与精细度。

研究团队首先要在经过处理的硅片上，旋涂制备厚度仅数百纳米的柔性薄膜，利用微纳加工工艺，在薄膜上加工精心设计的导电线路，再将其在水中溶解转移，固定于聚四氟乙烯基板上。最关键的步骤，是将整张薄膜一点一点卷绕成直径如发丝般纤细的纤维电极。这一过程的每次实验都像在“纳米绣花”。

团队从4通道和10通道起步，逐步突破20、40，最终实现60通道的高密度集成。“整个过程必须极度缓慢和谨慎，任何一个环节的失误都意味着前功尽弃，必须从头再来。”韩飞补充道。

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除集成工艺外，另一大挑战在于如何让电极在生物组织中“动起来”。论文共同第一作者、负责运动控制研究的助理研究员李冬回忆：“我们最初尝试在肌肉组织中驱动电极，但因其模量过大难以实现。后来将目光转向大脑皮层及皮下区域，这些部位阻力小、组织更柔软，更适合柔性电极实现可控运动。”

通过外部磁场精准调控，这支超细纤维电极能够在大脑皮层及皮下组织中自主定向移动，实现原位、稳定、高质量的生物电信号记录，并动态切换监测靶区。研究团队首次发现，电极植入大鼠腿部肌肉13个月后，电极周围形成的纤维包裹层平均厚度不足23微米，细胞凋亡率与正常组织无显著差异，展现出卓越的长期生物相容性。相比之下，传统不锈钢丝电极在相同条件下包裹层厚度超过451微米，并伴随显著的细胞凋亡反应。

“以往从未有团队实现电极在体内的动态调控。我们突破了传统静态植入电极的局限，首次完成从‘静态’到‘动态’的跨越，这不仅指明了下一代植入式电极的发展方向，也为脑机接口技术开辟了全新的道路。”刘志远总结道。

在复旦大学攻读博士学位期间，韩飞一直保持着一个良好的学术习惯：一有空闲，他就主动拜访校内不同团队的柔性电子领域专家，密切关注学术界的最新动态。

正是保持这种积极主动、热衷交流的科研态度，在2019年来到深圳先进院联培后，他主动找到刚刚回国组建团队的刘志远，并自荐加入团队，成为最早加入团队的成员之一。

韩飞回忆，他印象最深刻的就是导师刘志远常常和他说的，“实验现象没有好坏”。在他看来，许多突破性发现恰恰来自于那些看似“不理想”甚至“失败”的实验结果。“假如一切结果都在预料之中，那创新又从何而来？正是这些意外，让我们有机会发现新机制、开辟新路径。”

该研究在投稿过程中并非一帆风顺。论文最初投往Science和Nature时均遭拒稿。Nature审稿人一致认为，尽管该工作创新性突出，但在生物体内的验证仍不够充分、缺乏足够说服力。

面对这些意见，研究团队并没有气馁，而是迅速响应，用超过半年的时间系统性开展了动物实验验证，回应审稿人意见。他们在大鼠和兔子体内长期植入电极，持续观察信号质量与动物的健康状况。“每一个电极的植入，对手术操作和团队成员配合都提出了很高的要求，那段时间我们几乎以动物为中心转，生怕动物在电极植入后把电极抓掉或咬坏。”论文共同第一作者、负责动物实验的科研助理余潜衡远回忆道。

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在韩飞看来，这项研究的成功极大得益于跨学科深度合作。从电极制备、动物手术、信号采集到磁控驱动，每次实验都需三至四名不同专业背景的研究人员同时配合。“学电子器件的人未必熟悉动物实验，做动物实验的人也可能不太了解器件设计，唯有不断沟通、互相学习，才能真正推动复杂系统的创新。”

“科研最吸引我的一点，就是每天都能接触到全新的事物，”韩飞说，“你永远无法预知下一次实验将带来什么，可能是挫折，也可能是突破。但无论如何，我们都在向前推进。”

未来，团队将继续致力于动态柔性电极与活性电极的深度融合研究，不断优化工艺路径，拓展该类技术在神经疾病治疗与脑机接口等领域的应用潜力。

相关论文信息：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09344-w