出品：科普中国
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作者: 石雾遥
监制：中国科普博览
你能想象吗？在未来，只需要轻轻一针，就能在脑内植入电极，外加一些医疗手段的协助，就能为神经系统疾病患者解决困扰生活的病症。
这个看似遥远的设想，可能离成功又进了一步。在最近发表的《科学》期刊上，科学家们成功实现了在生物体的脑袋中植入电极，让人们再一次看到了科技改变生活的希望！
大脑
（图片来源：Veer图库）
如何实现在脑中植入电极？
那么，科学家们是怎么实现在生物体内定位安装导电电极的呢？
科学家们配制了一种多组分的混合物凝胶，混合物中均为无毒的成分。当混合物凝胶注射入体内后，体内神经组织周围的内源酶会催化混合物中的前体发生一系列氧化聚合交联反应，生成离子-电子混合导电聚合物，最终形成在生物体内长期稳定的均匀软电极。
电极形成过程
（图片来源：参考文献1）
科学家将这种凝胶注入到斑马鱼的脑袋、尾鳍、心脏和水蛭神经组织的周围，发现在生物体内，凝胶接触到身体中的天然分子后，自身结构的改变造成在体内产生导电性。这种电极不会对生物体的组织产生伤害，也不会引起机体的免疫排斥反应。
简单地说，就是科学家们研究出了一种既对生物体无害，生物体也不排斥的凝胶。这种凝胶进入生物体内之后，可以通过结构的改变产生导电性。
该方法成功将导电材料定位到了生物体内特定的神经组织周围，为神经刺激创造了适合的交互界面。随着科学技术的进一步发展，在生物体内创造出集成电子电路是完全可能的！
生物体内形成电极
（图片来源：参考文献1）
在身体中还能植入哪些“高科技”
除了在神经附近植入电极，人体内还有其他能够植入的“高科技”，为有需要的人群们带来福音。
神经植入物
为了缓解神经功能性障碍为人体带来的不便，美国国防部和美国国立卫生研究院投入了大量的资金进行神经植入物的研究。
神经植入物是一种可以与人体内的神经元相互作用，感应神经元的特殊装置。当我们发生思考或记忆等行为时，我们大脑内的神经元便会被激活，发射出可以被植入记录的脉冲电波。
因此，植入的装置可以很好地记录脑内神经的具体活动。基于此，便可实现对于神经系统的外界操控。通过此技术，可以实现记忆的改善，减少脑部神经功能障碍等。
大脑记忆
（图片来源：Veer图库）
人工心脏
心脏是保证人活着的动力，心脏一旦病变，会直接影响人的生存。幸好有磁悬浮人工心脏，为更多心脏病患者带来了希望。
人工心脏类似于戴在腰间的扩音器，厚度不到3厘米，直径也只有5厘米，重量不足半斤，十分便携。人工心脏的工作原理涉及到永磁铁和电磁铁的特性，通过两者的有效调节，实现血泵体积的降低。此外，研究者成功让人工心脏与体内血液相容，从而解决了体外排斥及血栓问题。
不过，有一点特别要注意。人工心脏是需要时刻保证有电量的，一旦断电便会对人生命造成危险，因此要保证日常生活中不能断电。
心脏
（图片来源：Veer图库）
结语
现代科学的发展，帮助我们实现了很多看似天马行空的设想，也帮助苦受病症折磨的人们看到新的希望。相信随着科学的进一步发展，植入人体的“高科技”将会具有更稳定、更强大的功能，能够真正惠及人类，进一步实现科技改变生活。
参考文献：
[1] Strakosas, Xenofon; Biesmans, Hanne; Abrahamsson, Tobias; et al. Metabolite-induced in vivo fabrication of substrate-free organic bioelectronics. Science, 2023, 379, 6634, 795-802.
[2] 方思源. 离心式磁悬浮心脏泵支承特性研究[D]. 武汉理工大学, 2012.
[3] 杨丹，等. 植入式神经微电极. 材料导报. 2020,34(01).
编辑：郭雅欣
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