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1、全球首例

近期，一場(chǎng)具有里程碑意義的手術(shù)在曼徹斯特的索爾福德皇家醫(yī)院悄然進(jìn)行，這次手術(shù)標(biāo)志著全球首次在人類身上成功植入了基于石墨烯的腦機(jī)接口（BCI）設(shè)備。手術(shù)由經(jīng)驗(yàn)豐富的神經(jīng)外科團(tuán)隊(duì)主導(dǎo)，BCI設(shè)備被安全地植入了一名志愿患者的腦組織中，患者術(shù)后恢復(fù)良好，未出現(xiàn)任何并發(fā)癥。

手術(shù)的成功不僅是對(duì)腦植入物醫(yī)療器械研發(fā)商InBrain Neuroelectronics公司技術(shù)實(shí)力的肯定，也是神經(jīng)科技領(lǐng)域的一次重大突破。石墨烯基BCI技術(shù)的出現(xiàn)，它證明了石墨烯材料在神經(jīng)科技應(yīng)用中的巨大潛力，為未來(lái)的神經(jīng)科學(xué)研究和臨床應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。提供了更精準(zhǔn)、更高效的神經(jīng)調(diào)控手段。未來(lái)，它有望在癱瘓治療、認(rèn)知障礙改善等多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

InBrainNeuroelectronics公司開發(fā)的基于石墨烯技術(shù)的腦植入物已榮獲美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）授予的突破性設(shè)備認(rèn)證，目標(biāo)是為帕金森病提供輔助治療。該技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在癌癥治療、神經(jīng)退行性疾病診斷與治療等方面。

2、石墨烯基腦機(jī)接口的創(chuàng)新與優(yōu)勢(shì)

2019年，INBRAIN Neuroelectronics成立于西班牙巴塞羅那，是一家腦植入物醫(yī)療器械研發(fā)商。公司開發(fā)基于石墨烯技術(shù)的腦植入物，用于癲癇、帕金森氏癥及其他神經(jīng)元疾病患者。腦機(jī)接口因其能夠記錄大腦信號(hào)并將其傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析而備受關(guān)注，它們已被用于醫(yī)療診斷、為無(wú)法說(shuō)話的人提供溝通設(shè)備、以及控制外部設(shè)備，包括機(jī)器人肢體。

腦機(jī)接口并非一項(xiàng)新技術(shù)，但I(xiàn)nBrain公司的BCI技術(shù)之所以能夠在全球范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注，主因采用了石墨烯芯片這一創(chuàng)新的解決方案。這種神經(jīng)接口 ——既能記錄大腦信號(hào)又能刺激大腦。這種雙向性解決了傳統(tǒng)金屬芯片在BCI技術(shù)中遇到的一個(gè)關(guān)鍵問題：法拉第反應(yīng)。法拉第反應(yīng)是指金屬電極與電解質(zhì)溶液之間發(fā)生的一種特定類型的電化學(xué)過程。當(dāng)在金屬電極和電解質(zhì)溶液之間施加電壓時(shí)，在金屬電極和電解質(zhì)溶液之間發(fā)生的電化學(xué)過程。法拉第反應(yīng)的一個(gè)常見例子是氧化（即生銹），大多數(shù)腦機(jī)接口都是由金屬材料制成的，而人腦基本上漂浮在水性電解質(zhì)中。隨著時(shí)間的推移，這些法拉第反應(yīng)會(huì)降低金屬芯片的有效性。

因此，Inbrain公司用具有優(yōu)良電導(dǎo)性的石墨烯取代了通常用于此類芯片的金屬。Inbrain公司的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Carolina Aguilar（卡羅琳娜?阿吉拉爾）表示：“金屬會(huì)發(fā)生法拉第反應(yīng)，使所有電子相互作用，從而降低其將信號(hào)傳回大腦的有效性。”她表示，“我們將腦機(jī)接口皮質(zhì)模塊與高密度皮質(zhì)下模塊相結(jié)合，它們共同集成在一個(gè)安裝于顱骨的設(shè)備中，這個(gè)設(shè)備實(shí)際上能夠以非常高的分辨率對(duì)大腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼，并且還能以微米級(jí)分辨率進(jìn)行刺激。我們將其稱為腦機(jī)接口治療學(xué)（BCI-Tx），也就是我們能夠以高密度和微米級(jí)分辨率進(jìn)行讀寫（即解碼和調(diào)節(jié)）的這一事實(shí)。”  

由于石墨烯本質(zhì)上是碳而不是金屬，Aguilar說(shuō)該芯片可以在不產(chǎn)生法拉第反應(yīng)的情況下注入多達(dá)200倍的電荷。因此，這種材料在治療工具所需的數(shù)百萬(wàn)次刺激脈沖中保持穩(wěn)定。

值得一提的是該產(chǎn)品已榮獲美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）授予的突破性設(shè)備認(rèn)證，這一殊榮不僅是對(duì)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與臨床價(jià)值的高度認(rèn)可。在BCI技術(shù)中，石墨烯的高密度傳感和刺激能力使得設(shè)備能夠更準(zhǔn)確地捕捉和解析大腦信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過處理后，可以被轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備的控制指令，從而實(shí)現(xiàn)大腦與機(jī)器之間的直接通訊。此外，石墨烯還具有良好的生物相容性，能夠在人體內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，不會(huì)對(duì)周圍組織產(chǎn)生不良影響。

除能解碼大腦信號(hào)，InBrain的BCI還具備在微米級(jí)別上區(qū)分健康與病變腦組織的能力。這一特性使得該技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在癌癥治療、神經(jīng)退行性疾病診斷與治療等方面。