10月7日，国际知名期刊《自然‑生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）刊发我实验室吴豪教授、尹周平院士团队在柔性电子医工交叉领域的新成果，题为“A soft bioelectronic system with a responsive hydrogel neural interface for direct force quantification and real‑time intraoperative craniocerebral injury monitoring（具有响应型水凝胶神经界面的柔性电子系统用于术中操作力定量分析与颅脑损伤实时监测）”。我实验室2022级博士生庞博、2026届博士毕业生杨淦光为论文共同第一作者，吴豪教授、我校同济医学院附属协和医院姜晓兵教授、新加坡国立大学吴昌盛教授为共同通讯作者，尹周平院士等为共同作者。

开颅手术是治疗脑肿瘤、创伤性脑损伤等神经系统疾病的核心手段。手术操作过程中，手术器械不可避免会对脑组织施加机械接触力，存在神经通路损伤风险。尽管神经外科医生依靠术中神经电生理监测评估神经功能完整性，但该类监测方法只能实现间接评估，且需采集大量信号平均后才可生成可复现波形，易造成预警信号延迟。因此，目前缺乏直接评估术中颅脑损伤的有效途径与标准。在开颅手术中实现操作力的精准实时测量，主要面临以下关键挑战：（1）颅内环境湿滑，难以构建稳定的器件‑颅脑界面以实现压力与电生理信号的精准检测；（2）大脑皮层与刚性传感器之间存在力学失配，测量中极易导致脑组织损伤。

为解决上述挑战，研究团队开发了柔性神经界面生物电子系统（SNIBS），实现了开颅手术期间颅脑损伤的实时监测。本研究提出热响应水凝胶功能界面，依靠多孔热响应型微球的膨胀/收缩特性以实现界面黏性键动态重组。该水凝胶界面层中的多孔微球吸收颅脑表面液体后与大脑皮层建立紧密耦合，记录高保真信号；加热后微球相变快速脱水，界面层黏性强度大幅下降，实现器件的无损剥离，从而避免脑组织损伤。将该热响应水凝胶功能界面集成至SNIBS，实现了接触压力、体感诱发电位（SSEP）、皮层脑电图（ECoG）、温度等生理参数的同步监测。

柔性神经界面生物电子系统的设计

柔性神经界面生物电子系统用于术中颅脑损伤监测

研究通过动物实验揭示了接触压力与皮层神经通路损伤的对应关系，并在兔脑原位肿瘤切除模型上完成验证，实现术中颅脑损伤的直接、连续的监测。该系统可以在手术过程中实时量化器械施加的接触力，当压力逼近危险阈值时及时预警，指导外科医生调整手术操作，显著降低脑组织损伤风险，提升手术安全性。该技术为神经外科术中力‑电多模态监护提供可行解决方案，在神经外科手术领域展现出广阔的应用前景。

相关工作得到了国家自然科学基金原创探索及其延续资助项目、卓越研究群体等项目（52550004，52188102）以及我院前沿基础研究中心的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-026-01814-4