KAIST实现“比盐粒还小”的超微型无线脑植入物

by Jeong Ilwoong

Published 27 Nov.2025 08:11(KST)

Updated 27 Nov.2025 08:12(KST)

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一种比盐粒还小的超小型无线脑部植入装置已经实现。神经植入技术是神经退行性疾病研究和治疗的必备手段。尤其是此次新实现的无线脑植入装置，不仅仅在小型化、轻量化方面取得突破，更在生物体内能够长期稳定运行，这一点证明了其具有实际应用的可能性。

（自左起）Lee Sunwoo KAIST 兼任教授、Aloysha Molnar 康奈尔大学教授。KAIST 提供

KAIST表示，兼任新材料工学系教授、现任南洋理工大学（NTU）电子系的 Lee Sunwoo 教授研究团队，与美国康奈尔大学 Alyosha Molnar 教授团队合作，开发出了超小型无线神经植入装置“MOTE（Micro-Scale Opto-Electronic Tetherless Electrode）”，并将其植入实验用小鼠大脑，在为期1年的实验中成功稳定测量脑电波。相关消息于27日公布。

在大脑内部，肉眼看不见的微弱电信号不断往来，形成记忆、判断、情感等各种精神活动。无需连接导线、在人体外部直接测量这些信号的技术，被视为脑科学研究以及阿尔茨海默病、帕金森病等神经疾病治疗的核心要素。

然而，传统使用粗大有线结构的植入装置，因会在大脑内诱发炎症、降低信号质量，并存在体积和发热等问题，难以长期使用。

为克服这些难题，联合研究团队在现有互补金属氧化物半导体工艺（CMOS）的基础上制作了超小型电路，并结合自主开发的超微型微发光二极管（Micro LED），将装置极限小型化。同时，为了在生物体环境中也能长时间耐受，研究团队采用了特殊表面涂层，提高了耐久性。

经过上述过程开发出的 MOTE，厚度不超过100纳米，体积不超过1纳升，比头发丝还细，比盐粒还小，却能发挥脑部植入装置的功能。在迄今为止报道的无线神经植入装置中，其体积极为全球最小。

MOTE 的另一项优势在于，它是无需电池的完全无线系统。该装置接收来自外部的光线以产生电力，在感知脑电波后，将信息通过脉冲位置调制（PPM）方式加载到光信号上，再传送到体外。

这种方式可大幅降低能量消耗，并将发热风险降到最低。尤其是，它具有无需更换电池即可长期使用的优点。

盐晶体上的 MOTE 神经植入体（左），植入实验鼠体内 296天后的 MOTE 神经植入体（右）。KAIST 提供

联合研究团队还将 MOTE 植入小鼠大脑，进行了为期1年的长期实验。结果显示，长期正常测量脑电波完全可行，植入体周围几乎未出现炎症反应，也未观察到装置性能下降。

这一成果被评价为，首次清晰地展示出超小型无线植入装置能够在生物体内长期维持正常功能的案例。

Lee 教授表示：“MOTE 的意义在于，它不仅实现了简单的小型化、轻量化，更真正实现了此前仅被期待为‘前所未有’、似乎还不可能实现的完全无线超小型植入装置。”他还称：“通过这一成果，联合研究团队证明了在无线神经植入装置的开发和使用过程中，不仅可以解决已知问题（known unknowns），还具备解决在实际开发过程中新暴露出的未知问题（unknown unknowns）的技术潜力。”

他补充称：“这一技术今后不仅可广泛应用于脑科学研究，还可应用于神经系统疾病监测以及基于长期记录的治疗技术开发等多个领域。”