［本站讯］近日，山东大学齐鲁医院神经外科李刚/薛皓教授团队与山东大学晶体材料国家重点实验室刘宏/仇吉川教授团队携手，多学科交叉合作，提出并构建了一种利用压电纳米刺激器实现对深部脑区进行精准、长效、无线脑深部电刺激（DBS）的神经调控新策略，有效抑制癫痫发作，同时为无线神经调控治疗其他神经系统疾病提供了重要思路。相关成果以“Ultrasound Active Piezoelectric Nanostimulators for Long-Acting Wireless Deep Brain Electric Stimulation to Inhibit Epileptic Seizures”为题，发表于国际材料学顶级期刊Advanced Materials（中科院1区Top，五年IF：28.9）。李刚教授、薛皓教授，刘宏教授、仇吉川教授为共同通讯作者，齐鲁医院神经外科唐琪临、晶体材料国家重点实验室博士研究生李德正为论文共同第一作者。

DBS作为成熟并广泛应用的神经调控技术，已在帕金森病、肌张力障碍、难治性癫痫、抑郁症等多种神经系统疾病的临床治疗中显示出确切效果；然而其为有创手术，且传统电极与极其柔软的脑组织存在杨氏模量错配，在长期生理微动作用下可引发界面微损伤与胶质瘢痕形成。另外，植入式脉冲发生器及皮下连接导线带来额外创伤与感染风险，且电池耗尽后需再次手术更换，增加医疗负担与患者痛苦。作为替代方案的无创神经调控技术（如经颅磁刺激、经颅超声刺激等）虽可避免植入，但空间精度与靶向性有限、总体疗效不够确切，且为获得足够效应常需较高功率，因此限制了设备的便携性。压电纳米材料凭借优异的声—电转换能力，结合超声的深部穿透优势，为实现精准、长效的无线DBS提供了新的可能。

本研究构建了以钛酸钡为核心、聚多巴胺为表层的压电纳米刺激器。聚多巴胺外壳提升了颗粒分散性与稳定性，并赋予其对神经元细胞膜的牢固黏附能力。低强度超声作用下，贴附于膜表面的纳米刺激器输出毫伏级脉冲电信号，直接调控电压门控钙通道，引发神经元兴奋与下游环路激活。机制上，刺激可通过“亚阈值时空叠加”实现有效调控：多次短促脉冲在时间与空间上的累积，使得在传统动作电位阈值以下亦可触发神经元活动，从而以更低能量实现高效神经调控。

团队通过立体定向微注射将纳米刺激器植入腹侧被盖区、海马CA1等深部脑区，发现纳米颗粒与神经元膜表面紧密邻接且不被内吞，位置在多轮超声后依旧稳定，随访至少14周未见迁移；植入区周围神经元形态完整，胶质细胞激活较传统DBS金属电极减轻，显示出良好的组织相容性与长期安全性。配合便携式低强度超声换能器，该体系在极低声强（0.45 W/cm²）条件下即可实现对深部脑区的有效电刺激；与既往经颅超声常用更高声强（如1.67~2.6 W/cm²甚至更高）相比，显著降低了能量负担并提升了设备便携化与长期应用的可行性。在进一步研究中，研究团队在光遗传癫痫模型、匹罗卡品诱导的急性癫痫持续状态模型及慢性复发模型中，均证实该无线DBS策略对癫痫发作具有稳定而显著的抑制作用。

本研究将超声的深部穿透优势与电刺激的高效神经调控相结合，通过具神经黏附性的压电纳米刺激器实现对深部脑区精准、长效的无线DBS调控，为难治性癫痫的长期管理提供了兼顾安全性与便携性的全新路径，并为拓展至帕金森病、肌张力障碍、抑郁症等功能环路相关疾病的精准治疗奠定了材料与机制基础，展现出广阔的转化前景。

近年来，李刚/薛皓团队与山东大学多个高水平团队在医工交叉领域持续深耕，在神经疾病相关研究及临床转化方面取得系列原创性成果。本研究得到科技创新2030·“脑科学与类脑研究”重大项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金、泰山学者计划、中国博士后科学基金与山东省博士后创新项目等支持。