1、全球首例  

2、石墨烯基腦機(jī)接口的創(chuàng)新與優(yōu)勢(shì)

2019年，INBRAIN Neuroelectronics成立于西班牙巴塞羅那，是一家腦植入物醫(yī)療器械研發(fā)商。公司開(kāi)發(fā)基于石墨烯技術(shù)的腦植入物，用于癲癇、帕金森氏癥及其他神經(jīng)元疾病患者。腦機(jī)接口因其能夠記錄大腦信號(hào)并將其傳輸至計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析而備受關(guān)注，它們已被用于醫(yī)療診斷、為無(wú)法說(shuō)話的人提供溝通設(shè)備、以及控制外部設(shè)備，包括機(jī)器人肢體。

腦機(jī)接口并非一項(xiàng)新技術(shù)，但I(xiàn)nBrain公司的BCI技術(shù)之所以能夠在全球范圍內(nèi)引起廣泛關(guān)注，主因采用了石墨烯芯片這一創(chuàng)新的解決方案。這種神經(jīng)接口 ——既能記錄大腦信號(hào)又能刺激大腦。這種雙向性解決了傳統(tǒng)金屬芯片在BCI技術(shù)中遇到的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：法拉第反應(yīng)。法拉第反應(yīng)是指金屬電極與電解質(zhì)溶液之間發(fā)生的一種特定類型的電化學(xué)過(guò)程。當(dāng)在金屬電極和電解質(zhì)溶液之間施加電壓時(shí)，在金屬電極和電解質(zhì)溶液之間發(fā)生的電化學(xué)過(guò)程。法拉第反應(yīng)的一個(gè)常見(jiàn)例子是氧化（即生銹），大多數(shù)腦機(jī)接口都是由金屬材料制成的，而人腦基本上漂浮在水性電解質(zhì)中。隨著時(shí)間的推移，這些法拉第反應(yīng)會(huì)降低金屬芯片的有效性。

因此，Inbrain公司用具有優(yōu)良電導(dǎo)性的石墨烯取代了通常用于此類芯片的金屬。Inbrain公司的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Carolina Aguilar（卡羅琳娜阿吉拉爾）表示：“金屬會(huì)發(fā)生法拉第反應(yīng)，使所有電子相互作用，從而降低其將信號(hào)傳回大腦的有效性?！彼硎?，“我們將腦機(jī)接口皮質(zhì)模塊與高密度皮質(zhì)下模塊相結(jié)合，它們共同集成在一個(gè)安裝于顱骨的設(shè)備中，這個(gè)設(shè)備實(shí)際上能夠以非常高的分辨率對(duì)大腦網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解碼，并且還能以微米級(jí)分辨率進(jìn)行刺激。我們將其稱為腦機(jī)接口治療學(xué)（BCI-Tx），也就是我們能夠以高密度和微米級(jí)分辨率進(jìn)行讀寫(xiě)（即解碼和調(diào)節(jié)）的這一事實(shí)?！?nbsp; 

由于石墨烯本質(zhì)上是碳而不是金屬，Aguilar說(shuō)該芯片可以在不產(chǎn)生法拉第反應(yīng)的情況下注入多達(dá)200倍的電荷。因此，這種材料在治療工具所需的數(shù)百萬(wàn)次刺激脈沖中保持穩(wěn)定。

值得一提的是該產(chǎn)品已榮獲美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）授予的突破性設(shè)備認(rèn)證，這一殊榮不僅是對(duì)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新與臨床價(jià)值的高度認(rèn)可。在BCI技術(shù)中，石墨烯的高密度傳感和刺激能力使得設(shè)備能夠更準(zhǔn)確地捕捉和解析大腦信號(hào)。這些信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后，可以被轉(zhuǎn)化為外部設(shè)備的控制指令，從而實(shí)現(xiàn)大腦與機(jī)器之間的直接通訊。此外，石墨烯還具有良好的生物相容性，能夠在人體內(nèi)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，不會(huì)對(duì)周?chē)M織產(chǎn)生不良影響。

除能解碼大腦信號(hào)，InBrain的BCI還具備在微米級(jí)別上區(qū)分健康與病變腦組織的能力。這一特性使得該技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在癌癥治療、神經(jīng)退行性疾病診斷與治療等方面。

3、石墨烯在醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)

阿吉拉爾稱，石墨烯有著 “非凡” 的優(yōu)勢(shì)，它能為感知和刺激提供微米級(jí)精度，并且具備生物相容性以及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

InBrain 公司所使用的還原氧化石墨烯（rGO）本質(zhì)上是一堆薄片，這使其成為一種孔隙率很高的材料。

她說(shuō)：“這種孔隙率也使得阻抗相當(dāng)?shù)?，因此信噪比非常非常高。除此之外，與金屬相比，它能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生 200 倍的電荷密度。所以這在我們這個(gè)領(lǐng)域是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槟憧梢詫?shí)現(xiàn)微型化…… 從 10 微米到或許 1 毫米 —— 就我們目前而言，到目前為止我們使用的是 25 微米的‘點(diǎn)’，我們這么稱呼它們 —— 而這能賦予你那種靈敏度、那種分辨率，還有那種密度?！?/span>

石墨烯的觸點(diǎn)間距可以小到毫米甚至微米級(jí)別，相較于金屬（其觸點(diǎn)之間至少需要 1 厘米的間距），它能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的感知和能量傳遞。

她說(shuō)：“那種精度或者說(shuō)分辨率能讓你獲取很多（特定）生物標(biāo)志物的信息，而了解這些生物標(biāo)志物就能讓你對(duì)它們進(jìn)行調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)方面，因?yàn)樗欠墙饘俨牧希圆粫?huì)像金屬那樣產(chǎn)生鐵磁性反應(yīng)，并且它成為一種用于刺激或調(diào)節(jié)的非常非常穩(wěn)定的材料…… 對(duì)于確保在某人大腦中能保持多年（10 年或 20 年）的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠性而言，這是一個(gè)關(guān)鍵因素。”

這項(xiàng)技術(shù)除了應(yīng)用于神經(jīng)傳感器之外，還有 “無(wú)窮無(wú)盡的應(yīng)用場(chǎng)景”，包括導(dǎo)管技術(shù)和視網(wǎng)膜植入等領(lǐng)域。

阿吉拉爾說(shuō)：“它不僅能讓你發(fā)現(xiàn)那些有時(shí)用金屬甚至都無(wú)法看到的生物標(biāo)志物…… 而且，以那種微米級(jí)精度對(duì)大腦的這些纖維或神經(jīng)核進(jìn)行調(diào)節(jié)，能讓我們獲得更高的有效性，同時(shí)還能減少副作用，因?yàn)槟悴粫?huì)讓電流在組織周?chē)鷶U(kuò)散，而電流擴(kuò)散實(shí)際上可能會(huì)產(chǎn)生不同的副作用。了解你真正靶向的是大腦的哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且不在非靶向網(wǎng)絡(luò)或區(qū)域造成大量其他副作用或刺激，這一點(diǎn)非常重要?！?/span>

使用像石墨烯這樣薄的材料的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于貼合性。InBrain 公司使用的石墨烯厚度在 10 到 12 微米之間，它 “能完美地貼合組織…… 就像第二層皮膚一樣”，她說(shuō)，而且不像硅這類材料那樣僵硬。

她說(shuō)：“而且，我們擁有能夠?qū)崿F(xiàn)多路復(fù)用的技術(shù)，這樣我們僅用很少的導(dǎo)線就能實(shí)現(xiàn) 1024 個(gè)觸點(diǎn)，這一直是神經(jīng)技術(shù)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)之一。”

但關(guān)鍵不在于設(shè)備研發(fā)商能在大腦中放置的觸點(diǎn)數(shù)量最大化，而更多地在于為實(shí)現(xiàn)安全且有效的治療，觸點(diǎn)的數(shù)量和放置位置要恰到好處。

阿吉拉爾說(shuō)：“在這個(gè)領(lǐng)域，存在一種比拼，看誰(shuí)能想放多少觸點(diǎn)就放多少觸點(diǎn)，或者認(rèn)為自己需要放多少觸點(diǎn)就放多少…… 但我認(rèn)為，重要的不是誰(shuí)能在大腦表面放置更多的觸點(diǎn)。更重要的是，這些觸點(diǎn)在臨床上能以一種對(duì)患者有意義且相關(guān)的方式發(fā)揮什么作用。我們不能忘記這一點(diǎn)，因?yàn)檫@不是一場(chǎng)技術(shù)競(jìng)賽。”

4、石墨烯在醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用的挑戰(zhàn)   

使用石墨烯最具挑戰(zhàn)性的部分在于對(duì)其各種各樣的類型、結(jié)構(gòu)以及供應(yīng)商進(jìn)行篩選。

 阿吉拉爾說(shuō)：“使其在我們的應(yīng)用中具備生物相容性和穩(wěn)定性一直是我們的目標(biāo)和關(guān)注點(diǎn)。所以要確保我們所需的石墨烯處于我們期望的條件和規(guī)格之下，確保它完全具有生物相容性，并且在此基礎(chǔ)上還能保持那些使其成為理想腦機(jī)接口的特性 —— 這需要時(shí)間。在 InBrain 公司成立之前，為此已經(jīng)進(jìn)行了 8 年的研發(fā)?！?/span>

“石墨烯旗艦計(jì)劃”（始于 2013 年）在 InBrain 公司針對(duì)英國(guó)藥品和醫(yī)療產(chǎn)品監(jiān)管局（MHRA）、美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）以及 ISO 13485 標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展臨床前測(cè)試之前，就已經(jīng)對(duì)生物相容性進(jìn)行了研究。

她說(shuō)：“我們從一開(kāi)始就獲得了非常好的結(jié)果，這讓我們大為安心?！?/span>

阿吉拉爾表示，隨著研究的持續(xù)推進(jìn)，總有一天，石墨烯在醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用會(huì)像現(xiàn)在的硅或鉑銥合金一樣被廣泛接受。

她說(shuō)：“這是一項(xiàng)長(zhǎng)期的努力，我們會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持下去?！?/span>

備注：新聞來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)，石墨烯聯(lián)盟編輯整理。

產(chǎn)業(yè)對(duì)接

聯(lián)盟換屆及征集會(huì)員

·  關(guān)于石墨烯聯(lián)盟換屆及征集會(huì)員的通知

· 【理事風(fēng)采】清華大學(xué)材料學(xué)院

· 【理事風(fēng)采】國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心

· 【理事風(fēng)采】常州第六元素材料科技股份有限公司

· 【理事風(fēng)采】山東利特納米技術(shù)有限公司

· 【理事風(fēng)采】北京美斯頓科技開(kāi)發(fā)有限公司

· 【理事風(fēng)采】南通強(qiáng)生石墨烯科技有限公司

· 【理事風(fēng)采】國(guó)家石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（廣東）

· 【理事風(fēng)采】湖北匯富納米材料股份有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】烯旺新材料科技股份有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】暖鋒科技（深圳）有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】常州富烯科技股份有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】武漢漢烯科技有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】廈門(mén)凱納石墨烯技術(shù)股份有限公司

· 【會(huì)員風(fēng)采】廣州墨?？萍加邢薰?/span>

聯(lián)盟在研標(biāo)準(zhǔn)

· 《石墨烯改性纖維 第1部分：分類、命名及標(biāo)識(shí)》參編通知

· 《石墨烯改性纖維 第2部分：性能及評(píng)價(jià)》參編通知

·  家用和類似用途電器用 石墨烯超高溫電熱膜及發(fā)熱管

· 《石墨烯遠(yuǎn)紅外光波房（艙）第1部分：產(chǎn)品規(guī)范》參編通知

· 《石墨烯氣凝膠粉體材料標(biāo)準(zhǔn)》參編通知

· 《電子級(jí)石墨烯導(dǎo)電油墨》參編通知
· 《碳納米材料改性功能母粒表征與測(cè)試方法》參編通知

· 《石墨烯增強(qiáng)集流體 第1部分：金屬基石墨烯涂層集流體》參編通知

聯(lián)盟培訓(xùn)

·   專利培訓(xùn) | 石墨烯聯(lián)盟舉行“企業(yè)專利侵權(quán)糾紛的應(yīng)對(duì)策略”的通知

中關(guān)村華清石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟（以下稱“華清石墨烯聯(lián)盟”），成立于2015年12月8日。北京市科委、中關(guān)村管委會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化示范單位、海淀區(qū)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新單位、國(guó)家石墨烯創(chuàng)新中心標(biāo)準(zhǔn)研究與服務(wù)中心。

華清石墨烯聯(lián)盟現(xiàn)有成員單位涵蓋國(guó)內(nèi)主流石墨烯等新材料相關(guān)的科研、制備、應(yīng)用、檢測(cè)和貿(mào)易等單位。聯(lián)盟的特色工作之一是標(biāo)準(zhǔn)化工作，主要開(kāi)展石墨烯等納米新材料的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定工作，現(xiàn)已成為國(guó)內(nèi)石墨烯領(lǐng)域開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作最早、參與人數(shù)最多、最具行業(yè)影響力的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)組織。目前，聯(lián)盟已組織制定了18項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，其中聯(lián)盟制定的“石墨烯材料”術(shù)語(yǔ)被國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采用、被行業(yè)廣泛采用；制定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)被工信部新材料重點(diǎn)目錄和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“領(lǐng)跑者”評(píng)估方案等政策采信；2021年石墨烯諾獎(jiǎng)先生撰文評(píng)議并肯定聯(lián)盟制定的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。承擔(dān)ISO/TC256/WG7功能填料國(guó)際工作組召集人職責(zé)，主持制定4項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)踐中創(chuàng)新性提出了“從優(yōu)不從眾”標(biāo)準(zhǔn)化新理念，提出建立“產(chǎn)品研發(fā)、專利布局、標(biāo)準(zhǔn)研制”同步聯(lián)動(dòng)的新型標(biāo)準(zhǔn)研制模式?；趯?shí)踐創(chuàng)新提出的“制定原創(chuàng)性團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)”等多項(xiàng)意見(jiàn)建議被《國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》采納，多次被國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)管總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)審評(píng)中心（7次）、廣州、蘇州、湖南、山東、包頭、西安等市場(chǎng)監(jiān)管部門(mén)和其他學(xué)協(xié)會(huì)、聯(lián)盟等社團(tuán)組織邀請(qǐng)介紹團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

組織制定團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)工作

產(chǎn)業(yè)發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)先行。當(dāng)前，石墨烯的許多產(chǎn)品都處于研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化并舉階段，石墨烯聯(lián)盟致力于發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)企業(yè)的作用，按照“從優(yōu)不從眾”理念，制定原創(chuàng)性、高質(zhì)量石墨烯標(biāo)準(zhǔn)體系，引領(lǐng)石墨烯產(chǎn)業(yè)健康、可持續(xù)、融合發(fā)展。在多方企業(yè)的積極支持和參與下，中關(guān)村華清石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，涉及石墨烯材料術(shù)語(yǔ)和代號(hào)、技術(shù)創(chuàng)新成熟度評(píng)價(jià)、石墨烯材料系列測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)、石墨烯材料在導(dǎo)電漿料、電熱膜、極壓鋰基潤(rùn)滑脂、石墨烯口罩等產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。中關(guān)村華清石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新期待石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈上下游各利益方共同攜手，繼續(xù)針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景制定細(xì)分標(biāo)準(zhǔn)，建立具有全球影響力的石墨烯產(chǎn)業(yè)體系。

T/CGIA 050—2019 改性瀝青廢紡胎自粘防水卷材

聯(lián)盟受邀介紹標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)驗(yàn)

中關(guān)村華清石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)獲“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”二等級(jí)兩次，獲2019年度ISO/TC256杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。多次被國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)審評(píng)中心、湖南省質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)化研究院、蘇州市標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局等政府部門(mén)、行業(yè)協(xié)會(huì)邀請(qǐng)介紹團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)化工作經(jīng)驗(yàn)。