大脑是对氧气最敏锐的器官，脑构造中的氧含量直接影响大脑的代谢成效和成效完好性，并与颅内创伤、癫痫无线、肿瘤等脑疾病形态亲热合连。怎么及时、确实、便捷、原位地监测脑构造氧分压，并解析其与神经行动的互相效率联系，是脑科学根本筹议和脑疾病临床诊疗中的要害题目。

　　即日，清华大学、北京理工大学和首都医科大学宣武病院等单元的筹议职员团结，协同开荒了一种植入式微型光电探针体例，可正在自正在行动的动物深层脑构造中无线、联贯、及时监测脑构造氧分压，并揭示了癫痫形态下动物脑内神经行动与限造氧代谢的耦合法则。

　　图1. 植入脑构造顶用于氧分压监测的光学探针的劳动示妄念无线，通过搬动集成的办法正在柔性聚酰亚胺基底上实行了薄膜micro LED、光探测器和氧敏磷光涂层的一体化集成。

　　本劳动基于“勉励–传感–反应–无线传输”的光学传感机造，开荒了微型薄膜式发光二极管（micro LED）欧宝APP、光电探测器和氧气敏锐的磷光涂层，并正在柔性衬底上实行了异质集成的微型植入式光电探针。通过氧气分子对铂系金属配合物的磷光猝灭效率，实行对氧分压变动的动态传感纪录。柔性化、微型化和集成化的植入式光学探针处理了古代商用器件和光学安排的体积大、硬质和生物相容性差等题目，实行了可直接植入生物构造内部举办原位勉励和传感纪录的成效。别的，筹议团队开荒了基于蓝牙长途管造和磁共振电能传输的柔性化微体例软硬件，实行了正在体内情况中对植入式氧传感光学探针的传感驱动。该新型全植入式传感体例的研造，冲破了无纲纪录深脑构造氧变动的技巧瓶颈，为筹议生物机体正在特定病理形态下氧含量的周到评估供应援手。

　　图2. 无线植入式构造氧传感的体例安排：（a）电途框架图；（b）实物图；（c）差别氧含量形态下探针磷光强度的比照。

　　通过微创手术将传感探针植入动物脑内，管造体例则埋入皮下，使得传感微体例不妨长工夫的不乱运行，同时处理了拘束动物行动规模的题目。正在改良吸入氧气浓度、颈动脉结扎、麻醉等不怜悯况下，该体例实行了对动物深部脑区氧分压的无线动态监测，验证了脑构造氧分压的变动法则。

　　图3.（a）采用线圈安排的磁共振无线供电形式，驱动全植入幼鼠脑内的传感电途体例，（b）纪录正在差别氧含量情况中动物脑构造氧分压的变动经过。

　　大脑的神经行动伴跟着脑构造氧分压的变动，而癫痫爆发会惹起大脑构造中心理讯息的激烈变动。正在电刺激幼鼠海马脑区诱导癫痫的模子中，成就纪录了癫痫放电之后海马、皮层等差别脑区明显的乏氧形态。通过与电心理纪录团结，同步监测了癫痫经过中的神经电行动与限造构造氧分压变动，查究了氧气正在脑神经很是行动经过中的效率与机理，以及限造神经行动与氧代谢的耦合法则。这种无线、及时无线、原位的动态脑构造氧分压监测技巧，精准、原位脑构造氧分压的监测办法，为长远查究氧代谢经过、神经行动及脑疾病形态之间的联系供应了一种有用的器械。

　　图4. 无线氧分压检测体例正在幼鼠癫痫放电形态下检测海马区的氧含量动态变动。

　　Nature Photonics，题为《一种用于监测深层脑构造氧含量的无线光电探针》（

　　A Wireless Optoelectronic Probe to Monitor Tissue Oxygenation in Deep Brain Tissue）。该论文的协同通信作家为盛兴（清华大学电子系，清华-IDG/麦戈文脑科学筹议院）、丁贺（北京理工大学光电学院）和赵国光（首都医科大学宣武病院），协同第一作家征求清华大学电子系博士生蔡雪、北京理工大学光电学院硕士结业生张海舰、首都医科大学宣武病院魏鹏虎副老师和博士生刘全磊。团结家来自清华大学电子系、质料学院、北京理工大学、首都医科大学宣武病院、主旨民族大学等单元。该筹议取得了北京市基金、国度天然科学基金、科技部、北京市科技新星等项宗旨援手。欧宝APPNat Photonics： 无线植入式脑结构氧含量监测技艺