鄭子劍教授

• 應用生物及化學科技學系軟材料及器件講座教授

• 潘樂陶慈善基金智慧能源研究院首席研究員

• 智能可穿戴系統研究院副院長

• 材料與器件中心研究室副主任

由理大應用生物及化學科技學系軟材料及器件講座教授鄭子劍教授領導的跨學科研究團隊，成功研發出一種液態金屬微電極（簡稱 μLME），其具備前所未有的柔軟度、可拉伸性和可滲透性，能應用於植入式生物電子裝置。該研究成果已於國際科學期刊《Science Advances》發表。

具備長期生物兼容性

團隊將一種纖維聚合物以靜電紡絲的方法，放到銀質微型電路圖案上，從而產生 μLME，實現每平方厘⽶多達 75,500 個電極的超高密度電路圖案化，比過往的技術多出數千倍。這些 μLME 具有長期生物兼容性，人體皮膚能舒適地穿戴，更已證明可用作監測動物大腦的特定應用。

過去生物兼容的電子裝置是在多孔彈性體上製造，但其多孔而粗糙的基質限制了電路圖案的分辨率，因而難以提高電極密度。研究團隊成功突破此瓶頸，透過光刻技術把電子線路放在纖維聚合物基質上，實現了像薄紙般柔軟，能在大應變下高度導電，以及具備長期生物兼容性的 μLME。

用作 μLME 的導電組成部分的共晶鎵銦（EGaIn）是一種具有低熔點溫度、能在極端應變下保持導電性，同時柔軟且高度生物兼容的液態金屬合金。在製造過程中，以 EGaIn 製成的電路圖案會放在一⽚經靜電紡絲而成的可滲透SBS纖維墊上。該製法形成了柔軟而可拉伸的電子裝置，可供舒適地穿戴和植入。超彈性纖維墊的概念最早由鄭子劍教授團隊於 2021 年首次開發，並採用在新開發的 μLME。

高密度 μLME 的數位圖像，密度高達每平方厘米 75,500 個電極。

為了驗證 μLME 的柔軟度和可拉伸性能，使其成為植入神經介面以進行大腦監測的理想選擇，團隊合成了具有小電極直徑和高通道密度的 μLME 陣列，用作充當老鼠大腦中的皮層電圖信號接收器。μLME 具有與腦組織相似的機械性能，能緊貼皮質表面，準確記錄神經信號。當沉睡中的老鼠發出非快速眼動睡眠時的典型可識別腦電波時，μLME 陣列即能精確檢測到老鼠回應施加在身體不同部位電刺激而產生的體感誘發電位。

開啟植入式生物電子裝置的新可能性

μLME 的柔軟性和可伸縮性使它能非常適合植入到神經介面進行腦部監測。μLME 的出色性能還擴展了在腦部監測以外的應用領域。當應用於人體皮膚時，這些 μLME 電子貼⽚經按壓後只會留下微量甚或完全沒有殘留物，使它在可穿戴電子裝置領域具有極大的潛力。它的潛在應用範圍涵蓋生理監測、醫學診斷和互動技術。

本研究項目獲研資局「高級研究學者計劃」、理大、香港城市大學、國家科學自然基金委員會和 InnoHK 創新香港研發平台資助，團隊致力於進一步挑戰界限，期望透過提高刻印μLME 圖案的解像度，在可植入生物電子裝置領域開啟新的可能性。