11月13日上午10时，由北京大学集成电路学院、集成电路高精尖创新中心、北京大学国家集成电路产教融合创新平台、集成电路科学与未来技术北京实验室、后摩尔时代微纳电子学科创新引智基地、北京大学校友会半导体分会联合主办的“未名·芯”论坛系列讲座第三十七期在线下成功举办。本期邀请到密西根州立大学助理教授李金星博士为大家带来主题为“Soft Materials as Biointerfaces: Brain, Gut, Skin, and Beyond”的报告。讲座由集成电路学院助理教授郑雨晴主持。

报告中，李教授以工程与生命系统的融合发展为引入，指出人体是一个柔软的动态系统，具有复杂的电子和分子信号，在时间尺度上又存在组织发育和器官运动，这些事实对传统生物界面设计的机械兼容性和功能提出了挑战。本次报告聚焦了基于软性聚合物和复合材料的最新成果，这些成果将使新型医疗设备更具顺应性，实现精准医疗。

李博士先介绍了用于生命系统的电子设备的最新进展。他表示目前组织-电子界面的机械失配是神经接口的一个问题，而当下用于探测神经化学的生物电子工具是很有限的。李教授总结了现有的神经化学传感方法，例如微透析、PET/MRS成像、基因编码传感、电化学传感器等，同时表示柔软而活跃会动的器官是稳定、长期生物信号传感面临的重大挑战。针对这一问题，李教授团队提出了NeuroString这种模拟组织机械性质的神经工程探针，它是一种基于激光诱导石墨烯技术的可拉伸神经化学传感器，可在大脑中实现对多种神经递质有选择性、长期稳定的、灵敏化学传感。NeuroString可与肠道组织高度兼容，同时不会对肠道组织产生刺激，从而高保真地记录到了热刺激结肠运动和血清素释放。

接着，李博士表示生命是一种"一次性的伸展"，人体在成长过程中所有的组织和器官都在不断变大，因此植入电极应当具有像人体一样的单次塑性形变能力，与组织一起"成长"发展，以减少在长期植入过程中对人体发育的限制。于是，李博士和合作者提出了一直变形电子器件，又名MorphE，意味可生长的电子器件。他们设计并制造了多层可生长电子元件，包括粘弹性神经电极和应变传感器，可消除电子元件与生长组织之间界面的应力。MorphE的自修复能力实现了自适应无缝神经接口。在大鼠生长最快的8周时间内，MorphE的长期植入对大鼠神经的损伤也极小，可以持续稳定地提供电刺激和信号监测。MorphE将为儿童人群提供个性化和自适应的神经调节工具。此外，李博士还介绍了在阵列话表皮电生理信号采集相关的工作。

接下来，李博士介绍了关于软体机器人的工作。他表示，人机共存与互动将成为未来社会中愈发普遍的现象，重要的是制造安全、可重构的软体机器人，并用简单的方法实现复杂的运动操控。李博士团队基于液晶弹性体，与弹性加热电路相结合，开发了柔性分布式智能变形微机器人，实现了生物启发的杆式攀爬运动，并开发了人工心脏泵。

报告的结尾，李教授总结了关于可变形电子设备、柔性软体机器人的相关工作，并表示基于软材料工程的新型医疗设备将实现超乎想象的临床应用和人机交互。

在提问环节，现场听众积极踊跃，大家就“粘弹性电极的阻抗特性和稳定性”、“基于激光诱导石墨烯电化学传感器的长期植入性”、“塑性电极的移位问题”、“新型传感技术对电路设计的需求”、“神经递质传感的新问题”、“电化学和钙成像技术的对比”、“表皮电生理信号采集电极的精细识别能力”等话题展开了讨论，李教授逐一进行了详实的回答。

个人简介：

李金星博士，美国密西根州立大学生物医学工程以及电子与计算机工程系Global Impact Initiative助理教授。本科和硕士分别毕业于华中科技大学电子科学与技术系和复旦大学微电子系；博士毕业于加州大学圣地亚哥分校纳米工程系Joseph Wang实验室，致力于微纳机器人研究。博士毕业后，在贝尔实验室进行了短期访问，随后进入斯坦福大学鲍哲南实验室进行柔性生物传感器和软体机器人研究。目前主要致力于脑机接口，微纳米机器人，以及减碳建筑材料等方向。已在Nature, Science等期刊发表论文70余篇。获得美国Siebel Scholar，美国材料协会研究生奖，以色列Dan David Prize Scholarship，美国化学协会无机化学分会青年科学家奖，并因其在微纳机器人方面的研究入选麻省理工科技评论35 岁以下科技创新青年35人全球榜。