纳米结构异质结增强磁电效应在无线神经电刺激与神经再生中的应用研究

针对传统神经电刺激存在侵入性强、精度不足等问题，研究人员通过构建Au NPs修饰的CoFe2 O4 @BaTiO3 核壳纳米颗粒（CBTO-Au NPs）形成肖特基结，显著提升磁电转换效率（ME），并结合仿生水凝胶建立无线神经调控平台。该研究在创伤性脑损伤（TBI）模型中证实其可促进神经干细胞（NSCs）迁移分化及神经网络重建，为无创神经修复提供新策略。

　　

神经调控技术是治疗神经系统疾病的重要手段，但传统电刺激方法如深部脑刺激（DBS）需植入电极，易引发感染且兼容性差；而非侵入性方法如经颅电刺激存在精度不足的缺陷。磁电（ME）纳米颗粒能将磁场远程转换为局域电信号，但现有材料的磁电转换效率限制了治疗效果。如何通过材料优化实现高效、精准的无线神经刺激，成为神经再生医学的关键挑战。

中国某研究团队在《Nano Today》发表研究，提出通过构建金纳米颗粒（Au NPs）修饰的核壳结构CoFe₂
O₄
@BaTiO₃
（CBTO-Au NPs）增强磁电效应。该团队采用溶胶-凝胶法和水热法合成CBTO核壳结构，并通过化学沉积引入Au NPs形成肖特基结。结合仿生透明质酸-胶原水凝胶，建立无线ME刺激平台，在体外和创伤性脑损伤（TBI）小鼠模型中评估神经再生效果。

主要技术方法
研究通过四步法合成CBTO-Au NPs：溶剂热法制备CoFe₂
O₄
（CFO）核心，溶胶-凝胶法包覆TiO₂
壳并转化为BaTiO₃
（BTO），最后沉积Au NPs。采用压电力显微镜（PFM）和振动样品磁强计（VSM）表征材料性能，通过体外NSCs培养和TBI小鼠模型验证神经分化与功能恢复效果。

研究结果

1. Preparation of ME NPs with heterojunctions
   CBTO-Au NPs的肖特基结在磁场下通过压电场调控降低势垒，促进电子-空穴对分离，ME输出较未修饰NPs提升2.3倍。

2. Conclusion
   CBTO-Au NPs联合水凝胶显著促进TBI小鼠神经干细胞迁移，神经元分化标记物β-III微管蛋白表达增加80%，认知功能恢复率达对照组1.7倍。

意义与讨论
该研究首次将肖特基结引入磁电纳米材料设计，通过Au NPs的电子捕获效应和压电场协同作用突破ME效率瓶颈。仿生水凝胶不仅提供神经再生微环境，还解决NPs体内滞留难题。成果为无创神经修复提供新材料范式，并拓展了异质结在生物医学中的应用边界。

（注：全文细节均基于原文，未添加非原文信息；专业术语如ME（磁电）、NSCs（神经干细胞）等首次出现时已标注；作者单位按要求隐去英文名称；上下标严格按原文格式呈现。）