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为解决周围神经损伤（PNIs）治疗中传统电刺激需侵入电极的问题，研究人员开展磁电核壳纳米颗粒（CFO-BTO）及纳米链（NCs）的双建模计算研究，发现 NCs 性能更优，高浓度时 3D 体内构型可达治疗场值，为优化无线神经再生疗法提供设计指南。
周围神经损伤（PNIs）如同潜伏在人体神经系统中的 “隐形杀手”，每年影响着约千分之一的人群。这类损伤可由创伤、手术或意外事故引发，导致轴突连续性中断、远端神经纤维退化甚至神经元死亡，轻则造成感觉与运动功能障碍，重则导致永久性功能丧失，严重剥夺患者的生活质量。目前，传统的低频（LF）电刺激虽被证实对神经再生有效，尤其在 5-140 V/m 电场下可促进神经突生长，50 V/m 时与施万细胞共培养能实现最佳生长与 alignment，但该方法依赖侵入性电极，不仅会引发炎症反应，还需手术移除，给患者带来额外痛苦与风险。因此，开发一种无创、高效的神经再生治疗手段成为医学与生物工程领域的迫切需求。
在这样的背景下，意大利研究人员开展了磁电核壳纳米颗粒与纳米链用于无线周围神经再生的研究。他们构建了一种双建模计算框架，旨在通过磁电效应实现无线电刺激，为周围神经损伤的治疗开辟新路径。该研究成果发表在《Computer Methods and Programs in Biomedicine》上，为解决传统治疗的局限性提供了创新思路。
研究人员采用了两步计算策略：首先，构建详细的多物理模型，结合文献中的实验参数，表征单个纳米结构（如磁电核壳纳米颗粒 CFO-BTO）的磁电耦合特性；其次，建立组织水平模型，分析不同磁刺激强度（如 15 mT 磁场）和纳米链浓度（0.5-5% w/v）下，二维体外（2D in-vitro）和三维体内（3D in-vivo）构型中的电场分布。
3.1 核壳纳米颗粒与纳米链的磁电响应
通过计算分析 CFO-BTO 纳米结构的磁电耦合，对比单个磁电纳米颗粒（MENPs）与不同构型的纳米链（NCs）发现，纳米链的磁电性能优于单个纳米颗粒。其中，9 球构型搭配圆柱形 BTO 壳的纳米链表现出最佳磁电效应。尽管在实际实验条件（如 15 mT 磁场）下产生的电位较小（±0.18 mV），但由此引发的电场分布特性成为关键研究点。
3.2 模拟生物环境中的电场分布分析
在二维体外和三维体内构型中，纳米链浓度对电场分布影响显著。三维体内构型的电场值高于二维体外，且在较高纳米链浓度下，显著体积的组织内可达到治疗性电场水平（5-140 V/m），证实了纳米链通过无线磁刺激产生治疗相关电场的能力。
研究表明，磁电纳米链（尤其是 9 球构型圆柱壳结构）在无线磁刺激下可产生适用于神经再生的治疗性电场。三维体内环境中的电场分布更优，高浓度纳米链可在较大组织体积内实现有效刺激。该计算框架首次定量预测了磁电纳米结构在神经组织中的电场分布，为优化无线神经再生疗法提供了关键设计准则，有助于加速其向临床应用的转化。
讨论部分指出，该研究规避了传统侵入性电极的弊端，为无创神经治疗提供了新范式。尽管电位绝对值较小，但通过纳米链的结构优化与浓度调控，可在生物组织内形成具有治疗意义的电场梯度。未来研究可进一步结合材料科学与生物医学工程，探索纳米链的体内递送效率与生物相容性，推动该技术从计算模型迈向临床实践，为千万周围神经损伤患者带来非侵入性治疗的新希望。
