超声驱动压电纳米刺激器实现无线深脑电刺激长效抑制癫痫发作

来自多学科团队的研究人员开发了一种基于压电纳米颗粒的无线深脑电刺激策略，通过聚多巴胺包覆钛酸钡纳米刺激器（PDA@BTO）在超声辐照下产生脉冲电信号，精准激活神经元电压门控钙通道（VGCCs）。该技术可微创植入海马CA1区并稳定作用14周，在光遗传和匹鲁卡品诱导的癫痫大鼠模型中有效抑制发作，为神经疾病治疗提供新范式。

　　

电刺激深脑组织虽能有效抑制癫痫发作，但传统植入电极和脉冲发生器会导致神经组织损伤与炎症反应。跨颅磁刺激和超声刺激无法直接在深脑区产生有效电信号。本研究提出将压电纳米颗粒作为无线纳米刺激器，用于深脑电刺激与微创癫痫治疗。聚多巴胺包覆的钛酸钡（barium titanate, BTO）压电纳米刺激器可黏附于神经元膜，在超声辐照下产生脉冲电信号，通过调控膜上电压门控钙通道（voltage-gated calcium channels, VGCCs）有效激活神经元。这些纳米刺激器可通过立体定向微注射微创植入目标深脑区（如海马CA1），稳定存在至少14周且引发可忽略的炎症反应。植入的纳米刺激器在便携式低强度超声换能器作用下，能精准激活体内周围神经元及相关神经回路。这种基于压电纳米刺激器的无线深脑电刺激技术，在光遗传学和匹鲁卡品诱导的癫痫大鼠模型中均有效抑制了癫痫发作。通过结合超声的深穿透性与压电刺激的高效性，该微创方法为癫痫发作的有效抑制及其他神经疾病的管理提供了重要前景。