11、生物/非生物界面：成就与可预见的挑战

生物/非生物界面：成就与可预见的挑战

1. 可植入神经假体的发展与挑战

可植入微电子系统已经极大地改变了许多人的生活，从最初的心脏起搏器，到后来的人工耳蜗，再到最近用于治疗帕金森病运动症状的深部脑刺激器。仿生神经假体设备不仅具备刺激功能，还旨在承担神经元的实际功能，替代因损伤或疾病而丧失的神经元。然而，开发电子设备与大脑复杂细胞地形之间的无缝接口面临着诸多挑战。

1.1 可植入神经假体的基本要求

将神经假体植入物整合到神经系统中是一个多因素的挑战，需要在以下几个方面取得进展：
- 大脑细胞与神经假体植入物之间长期密切接触的可行性。
- 维持神经元存活的方法。
- 调节神经胶质免疫反应，促进有利的再生条件，同时抑制可能导致神经胶质瘢痕形成和植入物包裹的反应。

2. 神经元/硅界面

2.1 神经元存活与重组的重要性

神经元的存活和重组对于与微电子神经假体植入物的长期功能连接至关重要。目前，所有测试的策略都是短期试验。为了使神经假体植入物有效，其表面必须经过设计，以促进与神经组织的密切接触，同时避免激活炎症反应。

2.2 表面涂层的开发

开发包装材料、电极和平台的表面涂层是实现这一目标的重要组成部分。理想情况下，表面涂层应根据每个表面的特性进行调整，以匹配其在植入物中的功能。平台材料可能包括刚性基板（如陶瓷、玻璃和硅）以及柔性聚合物材料（如聚二甲基硅氧烷、聚对二甲苯和聚酰亚胺）。电极材料包括简单金属（如铂或金）以及金属氧化物和氮化物（如氧化铱、氧化铟锡和氮化钛）。包装材料可能包括一些相同的材料（如陶瓷和玻璃）以及其他环境稳定材料（如钛和不锈钢