针尖脑植入物mAxialtrode：记录、给药、刺激三合一，癫痫治疗新突破

据丹麦技术大学（DTU）研究团队2026年9月21日发布的成果，科学家开发出一种针尖粗细的柔性脑植入物，能够同时记录神经电信号、精准递送药物并利用光或电刺激多个脑区。这一名为“微流体轴向电极”（microfluidic Axialtrode，简称mAxialtrode）的装置，发表在《先进科学》（Advanced Science）期刊上，为研究大脑回路和治疗神经系统疾病提供了全新工具。

革命性的多任务脑植入物

传统脑植入物通常由硅等硬质材料制成，容易引发脑组织炎症反应，且往往只能完成单一功能——要么记录，要么刺激，要么给药。mAxialtrode的与众不同在于，它用一根柔性聚合物纤维同时实现了三项功能。博士后研究员Kunyang Sui（共同发明人）表示：“大多数现有脑植入物基于硬质材料，会刺激脑组织并触发免疫反应。新植入物采用柔软的塑料光纤，尖端经过特殊角度设计，直径不到0.5毫米，植入时对脑组织的损伤更小。”该装置通过微型通道集成金属导线（用于电生理记录）和流体输运管道，并利用中心光芯传导不同颜色的激光，从而在多个脑层实现光遗传学刺激。

工作原理：从聚合物棒到微米级纤维

mAxialtrode的制造过程类似拉制细糖丝——首先将聚合物棒加热，然后拉伸成极细的纤维。中心是导光核心，外围分布着8个微型通道，既可输送液体，也可容纳极细的金属电极。最终纤维直径不足0.5毫米，且高度柔韧，能够随脑组织微动而弯曲，避免长期植入引发的慢性炎症。研究人员在纤维的不同深度位置设置了“功能节点”，从而可以同时监测和干预大脑皮层与海马体等深层结构。

与传统脑光纤的对比

下表总结了mAxialtrode与传统平端光纤的关键差异：

这一设计使科学家能够首次用一根探针同步研究不同脑区之间的信号交互，而无需植入多个装置。

动物实验验证：真实脑中的三重奏

研究团队在活体小鼠中进行了验证实验。他们将mAxialtrode植入小鼠大脑，连接光源、记录设备和小型给药泵。结果显示：装置能用蓝光和红光同时刺激不同深度的神经元，并记录来自大脑皮层和海马体的电活动；同时还能在相距近3毫米的两个深度分别注射不同物质。Kunyang Sui说：“所有测量和刺激都由一根轻质纤维完成，小鼠可以自由活动，没有表现出明显不适。”该实验由哥本哈根大学副教授Rune W. Berg和伦敦大学学院副教授Rob C. Wykes共同完成神经生理学验证。Berg表示：“这种装置首次让我们在清醒动物中同时观察多个脑层的电化学响应，对理解癫痫的传播机制至关重要。”

未来应用：癫痫治疗与神经科学探索

目前mAxialtrode主要定位为研究工具，但长期来看有望用于临床治疗。尤其在癫痫领域，该装置可精准定位癫痫病灶，同时递送抗癫痫药物并施加电刺激以阻断发作。研究人员指出，当前临床中常用的深部脑刺激电极或药物递送导管均为单功能，且需多次穿刺。mAxialtrode一次植入即可完成监测、给药和刺激三重任务，极大降低手术风险。此外，该技术还可用于研究记忆形成、决策过程中不同脑区的协同工作。研究团队已申请专利，并探索在人体内开展临床试验的路径。

挑战与前景

尽管前景光明，Kunyang Sui警告说，该技术距离常规临床应用仍有很长的路：“还需要大量测试、进一步优化以及法规审批，才能用于治疗患者。”当前主要挑战包括：长期生物相容性验证、多通道给药流速控制精度、以及人脑尺寸下的可扩展性。《先进科学》期刊的同行评审指出，该研究“为神经工程提供了一种颠覆性平台”，但需在大型动物模型中验证。据路透社报道，业界专家认为，如果人体试验成功，mAxialtrode可能在未来5–10年内成为癫痫和帕金森病的新疗法。

FAQ段

Q1：mAxialtrode与传统脑起搏器有何不同？

A1：传统脑起搏器通常只提供电刺激，且电极触点数量有限。mAxialtrode不仅可电刺激，还能同时记录神经信号并精确给药，而且沿纤维分布多个功能点，能一次覆盖多个脑层，实现更精细的闭环调控。

Q2：这项技术什么时候能用于人类患者？

A2：目前该装置仅在小鼠中验证，距离人体应用还需要至少5–10年，需完成大型动物实验、安全性评估以及多国医疗器械审批。但研究人员已开始探索临床试验方案。

结语

从一根针尖细的纤维出发，mAxialtrode整合了记录、给药与刺激三大功能，为脑机接口和神经疾病治疗开辟了新路径。这种多任务脑植入物不仅有望提升癫痫等疾病的诊疗精度，更标志着神经科学研究工具从“单点观测”迈向“网络操控”的新时代。