攻克“卡脖子”难题！山大团队联合齐鲁医院成功研制世界首款无线压电微纳贴片

济南广电·天下泉城客户端10月17日讯 近日，记者于济南市科技局了解到，山东大学晶体材料全国重点实验室联合齐鲁医院研制了世界首款无线压电微纳贴片，该成果于2025年5月在顶级学术期刊《自然·材料》上发表，这一突破性技术为细胞精准治疗和创伤性脑损伤修复提供了颠覆性解决方案。

攻克“卡脖子”难题

世界首款超声驱动压电微纳贴片材料成功研制

据统计，全球每年有5000万-6000万人发生创伤性脑损伤导致运动或认知功能受损，甚至危及生命。神经元一旦受损很难自行修复，需要人工干预才能实现功能重建。

植入神经干细胞，通过电刺激使其分化成神经元，有望重构受损神经网络。然而传统的电极刺激方式创伤大、效率低，阻碍了其临床应用。

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为解决这一难题，山东大学晶体材料全国重点实验室刘宏教授团队在2020年便开始着手尝试研发一种新型的、无创的干细胞刺激方案。

在山东大学晶体材料全国重点实验室，记者见到了刘宏教授团队的骨干成员仇吉川教授。他坦言，在这项研究中，将超声压电贴片贴附在一个细胞上且又不被当作外来物质被细胞吞噬，是最大一个挑战。“一个细胞的大小通常在几微米到几十微米之间，要将一个材料贴在细胞上，并且让它停留在细胞上面一个星期以上，这很难做到。” 仇吉川教授说。

2020年以来，为了解决这一“卡脖子“难题，刘宏教授团队尝试了不同的材料。“有的材料可以实现把它贴在细胞上，但是没法阻止它被内吞，所以就没法停留在细胞上面很长时间。”

2022年底，经过团队的反复实验、推演，他们发现钛酸钡还原氧化石墨烯复合材料能够像创可贴一样吸附在细胞上，并且停留了一个星期。

在此基础上，刘宏教授团队成功研制出世界首款超声驱动压电微纳贴片材料。

成果实现临床应用在望

相比传统治疗方式效率提高近3倍！

“与传统植入电极相比，超声驱动压电微纳贴片材料基于压电效应，可以将超声波能量转化为电信号，实现对植入干细胞的精准刺激，诱导干细胞分化、促进脑损伤修复。” 仇吉川教授表示，治疗过程仅需注射吸附压电微纳贴片的干细胞，无需植入电极，这样避免了二次损伤和感染。”

记者了解到，在大鼠实验中，该项技术成功诱导了约60%的干细胞分化为功能神经元，比传统植入电极方式的效率提高了近3倍。在实验中，经过 28天治疗，创伤性脑损伤的大鼠恢复了运动与认知功能，实现了神经网络的治疗修复。

成果的背后，是团队无数个日夜的坚守。

那几年，刘宏教授通常早上六点左右就准时到达实验室，在实验室一待就是一天，团队中的其他成员晚上离开实验室时也常常是晚上11点。

在论文评审阶段，审稿人提出“如何直接测量微贴片放电信号”的难题，刘宏教授团队又耗时近一年利用微电极阵列成功“捕 获” 毫伏级电信号，补全了关键证据链。

目前，刘宏教授团队正致力于材料的生物可降解化与标准化制备，持续推动技术向临床应用转化。未来，该团队还将继续深耕生物医用晶体材料领域，为精准医疗、脑机接口、细胞新药等前沿方向提供中国方案。

“预计2-3年团队便可研制出更安全的生物源压电材料，并力争在5-10年内实现临床应用。” 仇吉川教授表示。

据悉，晶体材料全国重点实验室是全国首批建设的十个国家重点实验室之一，1984年获准在山大晶体所的基础上建设，创始人是我国著名材料学家、中国科学院院士蒋民华先生。此次突破展现了其在面向国家战略需求与人民生命健康前沿材料研发中的核心实力。

记者：王雅茜

编辑：雨霖