综述：压电材料在神经退行性疾病应用中的研究趋势

这篇综述系统阐述了压电材料（Piezoelectric materials）在神经退行性疾病（如AD、PD、ALS）诊断与治疗中的前沿进展。文章详细解析了压电效应（d33 ）、材料分类（无机/有机/复合压电材料）及其通过机械-电信号转换调控神经元再生、清除Aβ斑块的机制，同时探讨了生物相容性挑战与临床转化前景。

　　

生物电与压电性：人体内的天然能量转换

生物电是生命活动的核心，从神经元动作电位到组织机械应力响应均涉及电信号传导。研究发现皮肤、肌腱等组织因胶原纤维排列具有压电性（如皮肤dermis的压电系数达0.05–0.1 pC N^?1
），这为开发仿生压电材料提供了理论依据。

压电材料分类：从晶体到复合材料

压电材料可分为四类：

1. 天然材料：如甘氨酸晶体（β-甘氨酸d₁₆
   =178 pC N^?1
   ）和自组装二苯丙氨酸（FF）纳米管（d₁₅
   =35 pm V^?1
   ），但存在机械强度低的缺陷。
2. 无机材料：包括锆钛酸铅（PZT，d₃₃
   =330 pC N^?1
   ）和钛酸钡（BaTiO₃
   ），后者通过Sn掺杂可将d₃₃
   提升至425 pC N^?1
   。
3. 有机材料：以聚偏氟乙烯（PVDF）为代表，其β相经拉伸后d₃₃
   达?31 pC N^?1
   ，而PVDF-TrFE共聚物性能更优（d₃₃
   =?63.5 pC N^?1
   ）。
4. 复合材料：如PVDF/PZT纳米杂化材料，功率密度达36 μW cm^?2
   ，兼具柔性与高效能量转换。

神经退行性疾病治疗：压电材料的突破性应用

阿尔茨海默病（AD）：

• 诊断：基于ZnO的柔性传感器（灵敏度28.56 V N^?1
  ）可监测步态异常，而数字嗅觉计通过气味识别辅助早期诊断。
• 治疗：超声激活的PVDF纳米球（DPVDF）能分解Aβ42原纤维，使斑块减少80%；铋氧氯化物（BiOCl）纳米片通过压电催化氧化破坏β-折叠结构。

帕金森病（PD）：

• 深部脑刺激：柔性PIMNT薄膜（电流0.57 mA）可实现无电池DBS，而钛酸钡纳米颗粒（BTNP）联合一氧化氮释放剂可穿透BBB，促进多巴胺分泌。

肌萎缩侧索硬化（ALS）：

• 沟通辅助：氮化铝（AlN）压电薄膜传感器可解码面部肌肉运动，为ALS患者提供非语言交流方案。

挑战与展望

当前压电材料面临三大瓶颈：

1. 机械性能匹配：如BaTiO₃
   陶瓷（模量GPa级）与软组织（kPa级）的刚度差异。
2. 生物安全性：PZT中的铅毒性需通过表面包覆（如聚多巴胺）缓解。
3. 长期稳定性：PVDF在体液环境中的水解可能影响压电性能。

未来可通过多学科交叉（如3D打印微针阵列联合压电刺激）推动临床转化，为神经再生医学开辟新途径。