澳大利亚新南威尔士大学生物医学工程学院研究人员近日开发出一种全柔性"光电极"（optrode），可将人体心脏和大脑等器官产生的电信号直接转化为光信号进行测量，在细胞培养实验中展示出98.4%的细胞存活率，为更安全、更微创的长期植入式监测技术开辟了新路径。相关成果已发表于《npj柔性电子》。
现有植入式生物电子设备通常由硅和金属等刚性材料制成。由于人体内部器官柔软且持续运动，这种机械性质的不匹配往往导致组织损伤、瘢痕形成乃至植入体排斥反应。此外，金属导线在弯折时容易断裂，并会从环境中拾取大量电气"噪声"，影响数据质量。
研究团队用柔软的高性能聚合物替代了刚性易碎的传统材料，其中包括一种即便经过10000次弯折后仍能保持功能的专用导电聚合物。器件的核心是一层高灵敏度液晶材料，能够在亚毫伏水平——与大脑和心脏产生的信号幅度相当——检测信号幅度。
论文第一作者、新南威尔士大学生物医学工程学院Reem Almasri博士解释道："我们对这一系统进行了工程化设计，使液晶根据所施加信号的幅度——例如脑信号——来调整其取向角度。通过光信号，系统测量变化百分比并将其转换为可量化的光学输出。"
与传统传感器不同，这一器件无需在组织部位安装本地电子元件或粗笨的导线即可运行，从而对电气干扰具有免疫性。更为关键的是，这一技术可将传感器缩小至数十微米——约为人类头发宽度的一半——而不会损失信号质量或引入额外的电气噪声。
在体外毒性测试中，研究人员将柔性光电极置于细胞培养物中，考察细胞是否保持健康、正常生长并安全运作，结果未发现毒性或污染迹象。与广泛用于当前生物监测设备的硅对照相比，光电极对细胞生长和存活率均无不良影响；而硅材料更厚、更坚硬，对细胞生长的限制作用更为明显。
Almasri表示，尽管传感器能力已通过动物实验得到验证，但进一步的体内研究是改善信号分辨率的关键下一步。除心脏和大脑外，这一技术还可适配于肠道、肌肉乃至单个细胞层面的监测，研究团队还希望将信号带宽扩展至10千赫兹以上，以捕捉单个神经元的放电活动。
研究团队正通过其衍生公司Sevren Pty Ltd积极推动这一技术的商业化，该公司由新南威尔士大学生物医学工程学院Nigel Lovell教授和Francois Ladouceur教授创立。
参考文献：Reem. M. Almasri et al, Flexible polymer-based liquid crystal sensor for label-free electro-optical recording of electrophysiological activity, npj Flexible Electronics (2026). DOI: 10.1038/s41528-026-00625-6
编辑：王洪
排版：李丽
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