在大脑中生长的电极为未来神经系统疾病的治疗铺平了道路

生物学和技术之间的界限正在变得模糊。瑞典林雪平大学、隆德大学和哥德堡大学的研究人员利用人体分子作为触发器，成功地在活体组织中培育出电极。结果发表在《科学》杂志上，为在生物体中形成完全集成的电子电路铺平了道路。

“几十年来，我们一直在尝试创造模仿生物学的电子产品。现在我们让生物学为我们创造电子产品，”林雪平大学 LOE 有机电子实验室的 Magnus Berggren 教授说。

将电子设备与生物组织联系起来对于了解复杂的生物功能、对抗大脑疾病以及开发未来的人机界面非常重要。然而，与半导体工业并行发展的传统生物电子学具有固定和静态的设计，即使不是不可能，也很难与活的生物信号系统相结合。

为了弥合生物学和技术之间的差距，研究人员开发了一种在活组织中制造柔软、无底物、导电材料的方法。通过注入含有酶作为“组装分子”的凝胶，研究人员能够在斑马鱼和药用水蛭的组织中生长电极。

“与身体物质的接触会改变凝胶的结构并使其具有导电性，而这在注射前是不导电的。根据组织的不同，我们还可以调整凝胶的成分以使电过程继续进行。

身体的内源性分子足以触发电极的形成。不需要基因改造或外部信号，例如光能或电能，而这在以前的实验中是必需的。瑞典研究人员是世界上第一个在这方面取得成功的人。

他们的研究为生物电子学的新范式铺平了道路。以前需要植入物理物体才能在体内启动电子过程，未来注射粘性凝胶就足够了。

在他们的研究中，研究人员进一步表明，该方法可以将导电材料定位到特定的生物亚结构，从而为神经刺激创造合适的界面。从长远来看，在生物体中制造完全集成的电子电路是可能的。

在隆德大学进行的实验中，该团队成功地在斑马鱼的大脑、心脏和尾鳍以及药用水蛭的神经组织周围形成了电极。这些动物没有受到注射凝胶的伤害，也没有受到电极形成的影响。这些试验中的众多挑战之一是将动物的免疫系统考虑在内。

“通过对化学进行巧妙的改变，我们能够开发出被脑组织和免疫系统接受的电极。斑马鱼是研究大脑中有机电极的绝佳模型，”隆德大学医学院的 Roger Olsson 教授说，他在哥德堡大学也有一个化学实验室。

2015 年，Roger Olsson 教授了解到林雪平大学研究人员开发的电子玫瑰后，发起了这项研究。一个研究问题，也是植物和动物之间的一个重要区别，是细胞结构的差异。植物具有坚硬的细胞壁，可以形成电极，而动物细胞更像是一团柔软的物质。创建具有足够结构和正确物质组合以在这样的环境中形成电极的凝胶是一项需要多年才能解决的挑战。

“我们的结果为思考生物学和电子学的全新方式开辟了道路。我们仍然有一系列问题需要解决，但这项研究是未来研究的一个很好的起点，”LOE 的博士生和主要作者之一 Hanne Biesmans 说。