大众网记者 徐玲 通讯员 宋梦涵 济南报道

近日，山东大学齐鲁医院康复医学科王永慧教授团队针对慢性疼痛共病与神经退行性疾病的非侵入性神经调控研究取得重要进展，在国际权威期刊Chemical Engineering Journal（中科院一区，五年IF=13.5）和Acta Biomaterialia（中科院一区，五年IF=11）分别发表题为“Noninvasive Optogenetic Neuromodulation Mediated via Upconversion Nanoparticles for Alleviating Chronic Muscle Pain and Anxiety”和“Ultrasound-Driven Piezoelectric Nanomaterial Platform Enables Wireless Neuromodulation for Parkinson’s Disease”的研究成果。两项研究分别构建了两类脑功能精准调控技术体系，针对性解决慢性疼痛伴焦虑共病、帕金森病运动及认知功能障碍两大临床康复难点。王永慧教授分别与上海交通大学崔文国教授、山东大学仇吉川教授担任上述两篇论文的共同通讯作者，山东大学齐鲁医院为第一作者和最后通讯作者单位。

在第一项研究中，研究团队开发了一种基于上转换纳米颗粒（Upconversion Nanoparticles，UCNPs）的非侵入性光遗传神经调控技术（Noninvasive Optogenetic Neuromodulation Technology，NIOT），突破了传统光遗传学依赖植入式光纤刺激的限制，实现了利用经颅近红外光对深部脑区神经活动进行精准调控。研究团队构建了掺杂Nd³⁺/Er³⁺的上转换纳米颗粒，该材料能够将具有较强组织穿透能力的808 nm近红外光转换为绿色可见光，其发射光谱与抑制型光遗传蛋白eNpHR/eArch的激活光谱高度匹配。通过将UCNPs递送至慢性肌肉疼痛小鼠模型的前扣带皮层（anterior cingulate cortex，ACC），结合经颅近红外光照射，实现了对ACC兴奋性神经元活动的非侵入性精准抑制。

研究结果显示，该技术能够有效恢复慢性疼痛状态下ACC区域异常的兴奋-抑制平衡，显著提高动物机械痛阈和热痛阈，同时改善焦虑样行为。在行为学实验中，接受NIOT治疗的小鼠在开放场实验和高架十字迷宫实验中表现出更明显的中心区域探索和开放臂活动增加，提示焦虑相关行为得到明显缓解。进一步机制研究发现，NIOT治疗不仅能够改善ACC神经环路功能异常，还可调节突触结构和相关蛋白表达，提示抑制异常突触可塑性可能是其发挥治疗作用的重要机制。此外，研究团队系统评价了UCNPs联合近红外光刺激的生物安全性，结果显示该体系具有良好的细胞相容性、较低细胞毒性以及可接受的光热效应。该研究首次建立了基于上转换纳米材料的非侵入性深脑光遗传调控平台，为未来利用纳米技术实现精准神经调控及治疗神经精神疾病提供了新的研究方向。

在第二项研究中，研究团队进一步针对传统深部脑刺激（Deep Brain Stimulation，DBS）侵入性强的问题，开发了一种基于压电纳米材料的超声驱动无线神经调控平台，实现了对帕金森病（Parkinson’s disease，PD）关键脑区——丘脑底核（subthalamic nucleus，STN）的精准调控。PD是一种以黑质-纹状体多巴胺能系统退变和基底节环路功能异常为主要特征的神经退行性疾病。当前，通过植入电极刺激STN能够有效改善运动症状，但其侵入性手术过程限制了广泛应用。因此，开发无需植入电极、同时具备空间和时间精准控制能力的新型深脑调控技术具有重要意义。

研究团队设计制备了具有典型非中心对称四方晶相结构的钛酸钡压电纳米颗粒（Barium Titanate Piezoelectric Nanoparticles，BTNPs），并将其递送至PD小鼠STN区域。当外部超声作用于BTNPs时，纳米颗粒通过压电转换效应产生局部微电信号，实现对STN神经元活动的无线调控。研究发现，超声激活的BTNPs能够有效调节STN相关基底节神经环路活动，改善异常神经振荡模式，并促进运动诱导的纹状体多巴胺释放，提示其能够恢复黑质-纹状体多巴胺能功能。进一步研究显示，经过连续一周的靶向STN神经调控后，PD小鼠表现出明显改善的运动能力和认知功能，同时伴随黑质区域酪氨酸羟化酶表达升高以及多巴胺能神经元损伤减轻。该研究建立了一种超声驱动压电纳米材料介导的无线深脑神经调控策略，突破了传统DBS依赖植入式电极的限制，并从神经环路层面揭示了STN调控改善帕金森病运动及认知障碍的潜在机制，为未来开发更加安全和精准的神经调控治疗方案提供了重要理论依据。

王永慧教授团队长期致力于神经系统疾病的功能康复机制与精准调控治疗研究，聚焦脑卒中、帕金森病、慢性肌肉疼痛伴焦虑等疾病，系统构建了“外周敏化—脊髓调控—皮层重塑”的慢性疼痛研究体系，揭示了中枢神经调控过程中关键分子信号通路、神经细胞及神经环路的作用机制，为神经系统疾病精准诊疗策略的研发提供了重要理论依据和潜在干预靶点。近年来，团队持续取得系列创新成果，相关研究还发表于Nature旗下期刊Experimental & Molecular Medicine、疼痛学领域国际顶刊British Journal of Anaesthesia、智能康复工程学的国际权威Top期刊Advanced Engineering Informatics和IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics等国际高水平学术期刊。近三年，王永慧教授以通讯作者累计发表中科院一区Top期刊论文7篇，展现了团队持续稳定的科研创新能力。团队相关研究工作获山东省泰山学者特聘专家项目、国家自然科学基金、山东省自然科学基金等项目资助，为持续开展神经系统疾病康复机制与调控治疗研究提供了重要支撑。

免责声明：以上数据来源于天眼查等平台，相关内容仅为传递更多信息之目的，不代表本网观点，亦不代表本网站赞同其观点或证实其内容的真实性。如有侵权请联系0531-85193563。