科學人／正面迎戰馬斯克！MIT研發出微晶片「從血管進入腦」

圖／取自Yadav et al.(2025). Nature Biotechnology

科技巨頭們對於人機一體的賽博格（Cyborg）早已有諸多想像，早在 2017 年，OpenAI 的執行長奧特曼（Sam Altman）就曾撰文指出：「近年矽谷熱門話題之一，是猜測人類與機器會在哪一年『融合』。」當時他預估時間範圍落在2025至2075年之間，而隨着最新研究和新創公司大膽無畏的嘗試，這想法看來正逐漸成真。

在腦機介面（brain-computer interface, BCI）領域，這場競賽尤其激烈，由馬斯克（Elon Musk）創辦的Neuralink公司領銜，採用侵入性顱內手術，將極細的導線和晶片植入大腦，成功使癱瘓者能夠以意念操控電腦與外界溝通。然而，這種手術的風險極高，可能導致疼痛、組織損傷，甚至是感染。最令人擔憂的是，即使在已進行的人體試驗中，首位受試者阿爾博（Noland Arbaugh）也出現高達85%的植入導線脫落問題。

光照就能動、晶片小小兵出動

近期，美國麻省理工學院（MIT）的研究團隊則提出了革命性的「循環電子學」（Circulatronics）技術。該技術提供了一個非侵入性的替代方案，目標是讓阿茲海默症、多發性硬化症及腦瘤等嚴重神經疾病的治療，只需要打一針即可完成。MIT的助理教授、本研究資深作者薩卡（Deblina Sarkar）強調，這種方法有望消除昂貴又危險的開顱手術，讓治療性腦部植入物普及。

這項很可能重塑BCI技術的研究，剛發表在《自然．生物技術》（Nature Biotechnology）期刊上。本研究成功設計並建造出一種亞細胞尺寸無線電子裝置（subcellular-sized wireless electronic device, SWED），尺寸比直徑約12~18微米的單核球（monocyte，即單核白血球）還要小，厚度甚至來到奈米級（200nm），能夠在血管中自由移動而不阻塞。

電子顯微鏡下，比紅血球還小的SWED。圖／取自Yadav et al.(2025). Nature Biotechnology

SWED使用光伏效應（photovoltaic effect）將外部的光能轉換爲電能。這些微型裝置的功率轉換效率達0.18%，別看這數字很小，MIT團隊的成果已經比先前同類裝置高出4個數量級。最關鍵的是SWED能實現精準的聚焦神經調節（focal neuromodulation），針對腦部炎症區域進行治療，這對於多種神經系統疾病是重要的治療靶點。

工作細胞當司機，爲晶片精準導航

本研究最突破的成果，是創造了真正意義上的細胞級賽博格：「細胞－電子混合體」（cell–electronics hybrid）。他們成功將SWED與活體單核球結合，利用活細胞爲電子裝置提供「僞裝」，使其不被免疫系統攻擊，同時團隊利用該單核球天生會趨向發炎部位的特性，引導混合體自主穿越許多藥物無法通過的血腦屏障（blood-brain barrier）並順利植入目標區域。

細胞－電子混合體突破血腦屏障來到腦細胞。圖／取自MIT media Lab

在小鼠實驗中，研究團隊先在腦深部區域建立了炎症模型，接着透過靜脈注射該混合體後，72小時後就發現約有14029（±4154）個SWED成功自主來到發炎區域。隨後，研究人員使用近紅外光給予無線刺激，結果證明，只有當混合體存在且受到無線刺激時，神經活動纔會顯著增加。刺激的空間精度可達驚人的30微米。此外，實驗結果也顯示，這些植入物具有良好的生物相容性（biocompatible），並未對小鼠的運動或認知功能造成不利影響。

腦機共生植入物三年內或許能進入臨牀應用

最重要的是，這項技術的安全性也獲驗證：在注射後約10天內，混合體就會從體內完全清除。薩卡表示，這些微小電子裝置能夠與神經元無縫整合、共存，創造出獨特的「腦機共生」狀態。

目前，該團隊已成立新創公司黯弄蝶科技（Cahira Technologies），計劃在三年內將循環電子學推進至臨牀試驗。未來的研究不僅限於刺激，還將整合感測器和奈米電晶體等功能，最終期望能夠治療腦癌和慢性疼痛，甚至將此技術擴展到腦部以外的其他器官，例如無線心臟節律器（wireless pacemaker）。

MIT展示的循環電子學創新技術，就像是派遣一支隱形的細胞臥底部隊，繞過傳統手術的壁壘，以精準、微創的方式展開治療。這爲人類與機器融合的未來，開闢了一條更平穩、更有機會廣泛普及的道路。

（本文出自2025.11.17《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）