麻省理工学院（MIT）机械工程系研究科学家吴晶晶与赵选贺教授等研究人员自2024年在Nature上首次报道抗纤维化生物组织界面后1，近期在《Science Advances》发表最新研究成果，报道了一种可长期稳定黏附于多种外周神经表面的无纤维化黏附性生物电子界面“Adhesive Non-fibrotic Bioelectronics, ANB”，为慢性疾病治疗与神经功能重建提供了突破性解决方案2。
2025年11月5日，相关研究成果以 “Adhesive Non-fibrotic Bioelectronic Interfaces on Diverse Peripheral Nerves for Long-term Functional Neuromodulation” 为题发表在《Science Advances》上。麻省理工大学博士后Hyunmin Moon为论文第一作者，MIT研究科学家吴晶晶和赵选贺教授为论文共同通讯作者。
图1无纤维化黏附性生物电子界面示意图(Featured image on Science Advances)
打破植入电子器件长期失效的瓶颈
长期以来，外周神经生物电子植入装置在治疗高血压、抑郁、癫痫、偏头痛及中风康复等疾病方面展现出巨大潜力。然而，这类器件装置往往因异物反应（foreign body reaction, FBR）和纤维囊包裹而逐渐失效，导致信号传导不稳定甚至完全丧失功能。
MIT研究科学家吴晶晶与赵选贺教授团队提出了一种创新性策略——通过生物黏附导电水凝胶实现牢固的界面黏附。这种黏附层能与神经组织表面通过胺基反应形成共价键，阻止免疫细胞浸润界面，从而彻底避免纤维囊形成和慢性炎症反应。研究者在大鼠的多种外周神经界面（包括枕神经、迷走神经、坐骨神经、腓总神经等）上成功实现了12周无纤维化包裹的长期植入。
黏附型柔性电子，实现无创稳定调控
该“无纤维化生物电子接口”由导电高分子PEDOT:PSS层、聚氨酯绝缘层与PVA/PAA黏附水凝胶层多材料通过3D打印集成组装，具备优异的柔性、伸展性与导电性。其黏附能超过200 J/m²，拉伸强度可达6.8 MPa，杨氏模量与神经外膜相当，实现了与组织的高度力学匹配。
图2 无纤维化黏附性生物电子界面的制备和植入示意图
研究团队进一步在自发性高血压大鼠模型中开展了功能验证。结果显示，采用该黏附接口对深腓神经进行电刺激可持续四周有效调控血压，平均下降约37%，且未引发心率下降等副作用。相比之下，传统缝合式非黏附电极在一周后性能急剧下降，失去调控作用。
图3生物电子器件的粘附界面和非粘附界面分别在腓总神经刺激下血压调节和心率变化
免疫学验证：纤维化“零反应”界面
通过组织学与免疫荧光分析，研究者发现无纤维化黏附性生物电子器件在外周神经植入后，神经-生物电子器件界面未见大量胶原沉积、巨噬细胞浸润或平滑肌活化，其神经丝密度、胶原厚度均与正常神经组织相当；而非黏附界面则出现明显的慢性炎症与神经纤维化包裹。这一结果首次证明：通过化学交联黏附固定而非机械压迫，可彻底阻断电子器件植入后神经界面纤维化进程。
图4非纤维化生物电子界面植入各种外周神经组织界面4周
展望：为“柔性电子神经医学”开辟新前沿
这项研究展示了黏附性生物电子技术在实现长期稳定神经调控中的巨大潜力。未来，该策略可推广至心脏、胃肠、大脑及肌肉系统等其他可动器官，为疾病治疗、康复及人机融合提供新平台。
左一：Hyunmin Moon，右一：吴晶晶
本研究的第一作者为MIT 博士后Hyunmin Moon，共同通讯作者为MIT研究科学家吴晶晶与赵选贺教授。该成果得到了MIT机械工程系、麦戈文脑科学研究所Fan Wang教授及宾州州立大学Tao Zhou教授的合作支持。
【作者简介】
赵选贺教授，美国麻省理工学院机械工程系教授。2003 年毕业于天津大学，2009 年博士毕业于哈佛大学机械工程系，师从国际著名力学家锁志刚教授。2010 年，他加入杜克大学机械工程与材料科学系担任助理教授，2014 年加入麻省理工学院机械工程系担任副教授，2020年任教授。他的研究目标是推动人机交互领域的科学技术进步，以应对健康和可持续发展方面的重大社会挑战。他目前研究重点是软材料体系的研究和开发。曾获得 NSF CAREER Award, ONR Young Investigator Award, SES Young Investigator Medal, ASME Hughes Young Investigator Award, Adhesion Society’s Young Scientist Award, Materials Today Rising Star Award、科睿唯安高被引科学家等荣誉。他在Nature、Science、Nature Materials、Science Robotics等期刊上发表了近百篇论文，H因子107，引用58000。
赵选贺教授
作者简介：吴晶晶博士，美国麻省理工学院机械工程系研究科学家，博士毕业于华中科技大学/埃尔朗根-纽伦堡大学，师从杨祥良/万影教授和Aldo Boccaccini教授，2019年加入美国麻省理工学院机械工程系，进行博士后研究工作，2024年任研究科学家。主要研究方向为软物质材料应用于极端环境下组织损伤修复，和材料-生物组织界面及其体内免疫调控。近几年，在Nature, Science Transnational Medicine, Nature Biomedical Engineering, Science Advances等顶级期刊上发表论文20余篇。曾获得Baxter International Young Investigator Award，MRS Postdoctoral Award, Acta Biomaterialia Student Award，Rising Stars in Soft and Biological Matter Symposium at University of Chicago and University of California San Diego等荣誉。
参考文献
1. H. Moon, B. F. G. Aymon, J Deng, T Zhou, V Prevosto, F Wang, J. Wu* Xuanhe Zhao*, Adhesive nonfibrotic bioelectronic interfaces on diverse peripheral nerves. Science Advances 11, eadz3668 (2025). Doi: 10.1126/sciadv.adz3668.
2. J. Wu, J Deng, G Theocharidis, T L. Sarrafian, L G. Griffiths, R T. Bronson, A Veves, J Chen, H Yuk*, X Zhao*, Adhesive anti fibrotic interfaces on diverse organs. Nature 630，360-367 (2024). Doi: 10.1038/s41586-024-07426-9.
