組織-電子接口是確保植入器件在體內(nèi)有效性與穩(wěn)定性的關(guān)鍵；谏锊牧系睦w維狀植入式探針，憑借其獨(dú)特的高長徑比結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的柔韌性、生物相容性和生物可降解性，在人體組織-電子接口領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的潛力。
圖1 用于組織-設(shè)備接口的纖維植入式探針的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。
近日，北京大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院邵元龍研究員團(tuán)隊(duì)在《Advanced Materials》期刊發(fā)表題為“Biomaterial-Based Fibrous Implantable Probes for Tissue-Electronics Interface”（Adv. Mater. 2025, 2504372 ）的綜述論文，第一作者為北京大學(xué)博士生徐妙藝。該文章系統(tǒng)總結(jié)了纖維狀探針的在適應(yīng)性、機(jī)械順應(yīng)性和生物相容性方面的優(yōu)勢。這些優(yōu)勢使得纖維狀探針尤其適用于植入式應(yīng)用。同時(shí)，深入分析了植入式纖維狀探針的設(shè)計(jì)要求，并全面總結(jié)了其制備、修飾與組裝技術(shù)。此外，文章還探討了纖維狀探針在電生理、化學(xué)傳感和光遺傳學(xué)等多種應(yīng)用中的重要價(jià)值，凸顯了其臨床意義與應(yīng)用前景。最后，綜述了纖維狀探針領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，分析了提升長期穩(wěn)定性、增強(qiáng)功能性及實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備過程中面臨的挑戰(zhàn)。通過解決這些挑戰(zhàn)，基于生物材料的纖維狀探針有望為當(dāng)前生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的局限性提供突破性解決方案，推動(dòng)創(chuàng)新性臨床應(yīng)用的發(fā)展。
傳統(tǒng)金屬或硅基探針在剛性和尺寸上普遍存在與軟組織不匹配的問題，易引發(fā)機(jī)械刺激與炎癥反應(yīng)。相比之下，纖維探針憑借高長徑比（1D結(jié)構(gòu)）和微米級(jí)尺寸，展現(xiàn)出優(yōu)異的柔韌性和機(jī)械順應(yīng)性，能夠更好地融入軟組織環(huán)境，降低異物反應(yīng)，提升植入穩(wěn)定性。
圖2. 不同類型的植入式探針。從金屬微絲、硅基平面電極到新興的纖維探針，結(jié)構(gòu)上的演變直觀反映了植入舒適性與組織兼容性的提升趨勢。
天然高分子如絲素蛋白、角蛋白、殼聚糖、明膠等，因其與生物組織成分相似，具備良好的生物相容性與可降解性，成為理想的纖維狀探針材料。此外，水凝膠的引入可以進(jìn)一步提升柔性、濕潤性與仿生性，顯著改善界面電化學(xué)性能與長期穩(wěn)定性。同時(shí)，纖維狀結(jié)構(gòu)不僅有利于實(shí)現(xiàn)良好的柔韌性與微創(chuàng)植入，還為多模態(tài)功能集成（電、光、化學(xué)傳感）提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
而如何規(guī)；、可控地制造高性能纖維探針，是推動(dòng)其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。文章詳細(xì)總結(jié)了包括濕法紡絲、熱拉伸、微流控紡絲與3D打印在內(nèi)的多種纖維制備技術(shù)，以及纖維探針結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的相關(guān)策略。
圖3. 典型纖維探針制備工藝示意圖。從濕法紡絲到熱拉伸、微流控與3D打印，不同技術(shù)路線各具特色，共同推動(dòng)纖維探針走向功能多樣與規(guī)模制造。
纖維狀探針憑借一維結(jié)構(gòu)的天然優(yōu)勢，具備出色的多功能集成潛力，能夠?qū)㈦姟⒐狻⒒瘜W(xué)等多種模塊融合于單根探針中。通過系統(tǒng)化設(shè)計(jì)與分層組裝，探針不僅能夠實(shí)現(xiàn)功能協(xié)同與空間緊湊，還可以保障整體的柔性、穩(wěn)定性與生物適應(yīng)性。未來，這種結(jié)構(gòu)有望推動(dòng)微創(chuàng)植入設(shè)備向著智能、復(fù)雜與多模態(tài)協(xié)同方向發(fā)展。
圖4. 纖維狀探針的多功能集成與系統(tǒng)化設(shè)計(jì)。
盡管基于生物材料的纖維狀植入式探針在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能集成與生物適應(yīng)性方面取得了重要進(jìn)展，但距離實(shí)際臨床應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，如何在保證柔性與生物相容性的前提下，進(jìn)一步提升探針的功能密度與信號(hào)傳輸性能，是當(dāng)前亟需解決的技術(shù)瓶頸。其次，規(guī)；、低成本的制造工藝仍不成熟，限制了其大規(guī)模推廣應(yīng)用的可能性。此外，探針在長期植入環(huán)境下的穩(wěn)定性、可控降解性以及與宿主組織的動(dòng)態(tài)協(xié)同適應(yīng)能力仍有待深入探索。
文章鏈接：
https://doi.org/10.1002/adma.202504372
DOI: 10.1002/adma.202504372
邵元龍課題組博士后招聘啟事（長期有效）
課題組主要聚焦烯碳纖維及紡絲物理化學(xué)領(lǐng)域，旨在開發(fā)烯碳復(fù)合生物質(zhì)凝膠纖維，探索其在植入式纖維電極、人體界面?zhèn)鞲小⒂?jì)算、能量收集存儲(chǔ)等方面的智能應(yīng)用。長期招聘相關(guān)研究方向博士后，歡迎具有相關(guān)研究背景的優(yōu)秀博士加盟。
課題組網(wǎng)頁：https://faculty.pku.edu.cn/shaoyuanlong/zh_CN/index.htm
崗位要求
1.已經(jīng)或即將取得國內(nèi)外知名高校及科研院所的材料、生物、物理、化學(xué)等理工科博士學(xué)位；
2.具備高分子物理/化學(xué)、生物、纖維等方向研究經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)先錄。
3.身心健康，品行端正，富有責(zé)任感，對創(chuàng)新研究有強(qiáng)烈的興趣和追求，具有獨(dú)立科研能力，工作態(tài)度積極熱情；
4.具有良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和溝通交流能力，較強(qiáng)的中英文交流寫作能力。
崗位待遇
博士后基本待遇按照北京大學(xué)博士后管理辦法執(zhí)行，待遇條件具有競爭力。詳細(xì)信息可參見相關(guān)申請公告：
https://postdocs.pku.edu.cn、
https://www.mse.pku.edu.cn/info/1013/3735.htm、
https://www.mse.pku.edu.cn/info/1013/3736.htm。
博士后出站后可以推薦并優(yōu)先擇優(yōu)錄用至國內(nèi)外科研院校工作，并優(yōu)先享受國家和北京市各項(xiàng)科技、人才和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)政策。表現(xiàn)優(yōu)異的博士后有機(jī)會(huì)在工作期間出國學(xué)習(xí)，或出站后推薦去國外優(yōu)秀研究組繼續(xù)深造。
應(yīng)聘材料
詳細(xì)的個(gè)人簡歷，包括學(xué)習(xí)經(jīng)歷、工作經(jīng)歷、研究工作內(nèi)容、主要學(xué)術(shù)成果。
有意向請聯(lián)系：shaoyuanlong@pku.edu.cn
請?jiān)卩]件主題注明：博士后申請+博士畢業(yè)院校。
下載：論文原文
