在科技日新月异的今天，生物神经修复与脑机接口技术正逐步走出实验室，迈向实际应用。这一进展的背后，离不开人工神经技术的突破。人工神经，作为连接临床神经修复与脑机接口的关键桥梁，其核心在于高效处理生物体内微弱且高频的信号。
传统硅基电路尽管性能卓越，但在面对神经递质等生物化学信号时显得力不从心，无法实现化学调控。其复杂的电路结构、硬质特性以及与柔软神经组织连接的不稳定性，都成为制约其在人工神经领域应用的瓶颈。因此，开发一种新型人工神经材料，成为科学家们亟待解决的问题。
西安交通大学金属材料强度全国重点实验室的马伟教授研究团队，在这一领域取得了重大突破。他们设计了一种具有梯度双连续结构（GIBS）的垂直有机电化学晶体管（v-OECT）器件，为构建高性能、生物相容性好的人工神经提供了可能。这一研究成果已在《自然-电子》期刊上发表。
GIBS结构通过在聚合物半导体垂直沟道上顺序沉积离子导体，实现了电子和离子的高速传输，并解决了电荷与离子难以同时高效传输的难题。这一设计不仅提高了器件的性能，还确保了良好的电导记忆性能。上层的离子导体还具有促进细胞生长的作用，为器件提供了生物相容性的神经界面。
具有GIBS结构的v-OECT器件，在作为感受器时，能对光、电、化学等多模态信号实现高灵敏响应；作为神经元时，能通过互补反相器实现高电压增益和高截止频率；作为神经突触时，则能实现高频电导读写和长时间的电导记忆。这一人工神经的构建，不仅覆盖了所有已知生物神经的刷新频率范围，还具有良好的生物相容性和长期植入稳定性。
实验证明，该人工神经在植入神经功能受损的小鼠体内后，成功使其恢复了条件反射能力。这一成果在有机半导体和新兴神经电子学领域具有重要意义，为脑机接口的开发和神经系统疾病的治疗提供了新思路。特别是对于脊髓损伤、周围神经损伤等疾病的修复，这一研究具有积极的推动作用。
芝加哥大学的Sihong Wang教授团队也对这一研究给予了高度评价。他们认为，基于GIBS的突触器件响应速度得到了显著提升，而神经元电路则实现了更高的脉冲发放频率。这一神经元-突触集成系统模仿了神经冲动对突触权重的增强，对于神经修复、脑机接口等领域的发展将产生深远影响。
