由于柔性電極在減輕腦組織損傷和信號(hào)獲取上都展現(xiàn)出了更大的潛力，是科研界和產(chǎn)業(yè)界重點(diǎn)投入研發(fā)的領(lǐng)域。目前，超柔性和高密度是主攻突破方向。

超柔性

由于腦組織楊氏模量極低（0.4-15kPa），因此電極材料的選取變得尤為關(guān)鍵。硅基材料楊氏模量過(guò)高，在中國(guó)已經(jīng)不是主流材料。除了聚酰亞胺、聚對(duì)二甲苯等可以微納加工的聚合物外，彈性硅膠材料和超柔性水凝膠材料也頗受關(guān)注。這里的取舍是：材料越軟，和腦組織的機(jī)械匹配性就越好，精細(xì)化微納加工難度就越大。

在水凝膠方面，2023年，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所張強(qiáng)研究員研發(fā)的水凝膠電極通過(guò)引入聚輪烷結(jié)構(gòu)作為交聯(lián)劑，成功實(shí)現(xiàn)大鼠腦神經(jīng)信號(hào)長(zhǎng)期記錄。2022年，西南交通大學(xué)的魯雄教授、謝超鳴副教授團(tuán)隊(duì)、電子科技大學(xué)潘泰松副教授、中國(guó)海洋大學(xué)韓璐教授和北京基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所江小霞副研究員共同研發(fā)了具有腦組織力學(xué)和生物學(xué)匹配性的水凝膠電極，具有免疫逃逸性。

在彈性硅膠材料方面，聚二甲基硅氧烷(PDMS)由于具有極佳的透光性、化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、生物相容性以及最重要的可加工性而展現(xiàn)出巨大潛力。實(shí)操難點(diǎn)上，PDMS材料的圖形化工藝尚不成熟且精度有限，同時(shí)PDMS有較高的水汽透過(guò)率，會(huì)對(duì)植入體內(nèi)導(dǎo)電材料造成氧化和腐蝕問(wèn)題。其加工精度和長(zhǎng)期可靠性是下一步研發(fā)的重點(diǎn)。

高密度

如之前所說(shuō)，越柔軟的電極帶來(lái)的問(wèn)題便是更難的精細(xì)化微納加工。從技術(shù)（柔性和加工難度、成本）平衡取舍的角度，提高密度將引入全新的參考變量。

人體大腦約有860億個(gè)神經(jīng)元，現(xiàn)有腦機(jī)接口的通量顯然是不足以處理如此巨大的輸入。電極通道數(shù)量增加會(huì)帶來(lái)一系列如電路連接、神經(jīng)信號(hào)高保真放大濾波、數(shù)據(jù)算法處理、以及最現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)傳輸供電及散熱問(wèn)題。提高密度為硬件顛覆式迭代之前的可行方向。

國(guó)內(nèi)方面，科研端和產(chǎn)業(yè)端都有極具特色的技術(shù)路徑。

上海階梯醫(yī)療的高通量超柔性微納電極，可實(shí)現(xiàn)最高2304通道的無(wú)免疫瘢痕植入，植入300天以上后仍能穩(wěn)定采集腦電波信號(hào)。團(tuán)隊(duì)的設(shè)計(jì)方案是在材料本身柔性的極限內(nèi)，通過(guò)降低電極厚度來(lái)降低彎曲應(yīng)力，從而達(dá)到了細(xì)胞間作用力的量級(jí)，使細(xì)胞感知不到電極的存在。

中科院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心、國(guó)家納米科學(xué)中心方英研究員和神經(jīng)科學(xué)研究所李澄宇研究員及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)了名為“神經(jīng)流蘇”的技術(shù)，通過(guò)將上千根與神經(jīng)元突觸尺寸接近柔性神經(jīng)纖維電極浸入在聚乙二醇液體中，利用表面張力聚合“流蘇”，待成功植入并降解代謝聚乙二醇后，柔性神經(jīng)纖維電極自動(dòng)釋放。此方法通過(guò)優(yōu)化植入方式來(lái)增加腦內(nèi)纖維電極的數(shù)量。

同樣借助創(chuàng)新性植入方法的還有上海腦虎科技。團(tuán)隊(duì)利用蠶絲蛋白抗菌、可降解、相容性好、機(jī)械性能佳的特點(diǎn)，將其包裹在MEMS集成電路工藝加工的高密度柔性電極外，使其固化，將硬度控制在血管和腦組織之間。植入后，蠶絲蛋白降解并釋放柔性電極。目前，該技術(shù)仍在實(shí)驗(yàn)室階段并已開(kāi)展相關(guān)專利及產(chǎn)品報(bào)審。

隨著一批技術(shù)逐漸在臨床開(kāi)展推進(jìn)，其效果將很快在產(chǎn)業(yè)端產(chǎn)生波動(dòng)。