近日，我校与浙江大学、北京航空航天大学科研团队合作，在三维打印柔性电极阵列及细胞内电生理记录技术方面取得重要进展，相关成果以"3D-Printed Flexible Nanosilver Electrode Array for Parallel and Robust Intracellular Electrophysiological Recording"为题，发表在纳米科学与技术领域国际权威期刊ACS Nano上（原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.5c01372），机械与汽车工程学院朱晓阳教授为第一通讯作者。

传统纳米电极阵列因制备工艺复杂、成本高昂，并在柔韧性和信号稳定性方面存在局限，难以满足心脏电生理学研究对高保真、高通量细胞内动作电位记录的需求。现有器件与细胞界面耦合效率低，且长期使用易引发细胞损伤，制约了其在药物筛选和疾病机制研究中的应用。针对这一挑战，研究团队创新性提出基于多材料电场驱动微喷射3D打印技术的柔性纳米银电极阵列（FlexNEA）器件，为心脏电生理记录提供了突破性解决方案。

研究团队开发的FlexNEA器件通过高精度3D打印工艺实现电极结构定制化设计，结合纳米银材料的优异导电性和柔性基底的低机械应力特性，显著提升了细胞-电极界面耦合效率。实验表明，FlexNEA通过生物安全电穿孔技术可实现99%以上的细胞内访问成功率，其柔性特性使电极紧密贴合心肌细胞膜动态形变，获得较传统平面电极提升近3倍的动作电位幅值（图1）。在连续5天的长期测试中，FlexNEA稳定记录到高信噪比（>20 dB）的胞内信号，且经高频短时电穿孔操作后仍保持优异性能。研究进一步验证了该器件在药物评估中的应用潜力，成功捕捉到离子通道阻断药物处理后动作电位持续时间（APD50）、去极化速率等参数的细微变化，为精准药效评估提供了新工具。

用于细胞内动作电位记录的3D打印柔性纳米银电极阵列器件研制与表征

基于3D打印FlexNEA器件的电生理传感-调控系统及心肌胞内动作电位记录

本研究得到了国家自然科学基金面上项目、山东省泰山学者青年专家等项目的资助。ACS Nano是美国化学会（ACS）旗下顶级期刊，位列自然指数（Nature Index）收录期刊，中国科学院期刊分区1区，最新影响因子为15.8。

此项研究突破了传统微电极阵列的制造瓶颈，为心脏病学、神经科学及药物开发领域提供了低成本、高灵敏的生物电传感平台。FlexNEA的模块化设计和大规模并行记录能力，未来可拓展至类器官、脑机接口等前沿领域，推动个性化医疗与精准药理学研究发展。（撰稿：李红珂、朱晓阳；审核：李忠晓、栗心明）

团队简介：

朱晓阳教授研究小组在团队带头人兰红波教授的带领下主要从事电子增材制造工艺及应用方面的研究工作。目前主持国家自然科学基金面上项目、中央军委装备发展部重大成果转化项目、泰山学者专项项目、山东省青创团队项目等国家级及省部级项目10项。以第一及通讯作者在Progress in Materials Science、Advanced Materials、Nature Communications、ACS Nano、Advanced Science、Small、International Journal of Extreme Manufacturing、Additive Manufacturing、机械工程学报、中国科学等国内外权威期刊公开发表SCI/EI论文66篇，包括ESI热点/高被引/亮点论文/封面论文18篇/次，入选Small年度最佳论文1篇（4/1839），影响因子大于10以上的20篇。授权发明专利20项，在美国，新加坡等重要国际会议作邀请报告17次。相关成果获得国际日内瓦发明展金奖（排2）、青岛市自然科学奖二等奖（排1）、青岛市青年科技奖（排1）、中国发明协会发明创业奖创新奖二等奖（排1）、及山东省高等学校优秀科研成果奖二等奖（排1）等奖励。中科院一区期刊International Journal of Extreme Manufacturing、Research以及Soft Science等期刊青年编委，参与制定国家标准3项，兼任全国增材制造标准化委员会工艺分会委员，中国机械工程技术路线图编写委员会委员，复合材料学会增材制造专委会委员。主讲课程入选山东省普通高等教育课程思政示范课程1门、山东省优质研究生专业学位教学案例库1项、以及获批“大国智造”教育部学位中心主题案例项目1项。指导学生获得第十八届“挑战杯”大学生课外学术作品特等奖及十四届“挑战杯”大学生创新创业计划竞赛全国金奖；指导本科生获得国家级科创大赛一等奖及二等奖各1项，省部级科创大赛奖励14项（包括一等奖4项），指导12名研究生获得山东省优秀硕士学位论文/国家奖学金，指导研究生获得山东省优秀科研成果奖一等奖2项，山东省研究生优秀成果3项。