脑机启侦 通过新方法利用血液在体内合成材料，实现光控神经调节

2026年4月，国外某研究团队在Science 在线发表题为“Blood-catalyzed n-doped polymers for reversible optical neural control”的研究论文，该研究报告了在清醒的斑马鱼和小鼠体内使用全血催化聚合来组装 n-掺杂的聚（苯并二呋喃酮）（n-PBDF）的过程。这种方法利用了内源性催化剂，即血红蛋白，来形成稳定、对温度和离子敏感的 CP 网络，从而确保在整个生命周期内实现长期的相容性。

该研究通过使用近红外（NIR）光进行可逆的细胞和亚细胞神经调节（包括体内聚合的 n-PBDF）展示了这种界面的影响。电生理学研究证实，n-PBDF 改变了内在的钠离子通道兴奋性，并且 NIR 光刺激通过热离子诱导的分流放大了这种调节，提供了按需、毫秒级的可逆抑制性控制兴奋性，这一特性在活跃行为的小鼠中也得到了重现。

开发能够与活体组织紧密结合的工程合成材料是推进生物电子医学和神经技术发展的关键所在。导电聚合物（CPs）是很有前景的候选材料，它们兼具导电性、柔韧性以及生物相容性，适用于长期的神经接口。然而，大多数 CP 生物接口依赖于自上而下的制造和植入方式，这导致它们与动态组织的结合效果不佳，并且性能下降。直接在体内组装 n 型 CP 的发展提供了一种变革性的、无需基底的稳定电接口策略。

尽管 p 型 CP（如聚苯胺和聚噻吩）的体内组装已经取得进展，但由于缺乏生物相容性的聚合策略，利用 n 型系统进行可控的神经调节仍未得到探索。克服这一障碍将能够实现可注射、终身使用且按需使用的平台，实现毫秒级精度的神经调节，满足神经科学、神经调节和微创生物电子学的迫切需求。

该研究证实，血红蛋白（hemoproteins）能够有效地在活体系统中催化 n-PBDF 的组装过程。在斑马鱼胚胎中，注入 BDF 单体会引发卵黄颜色的明显加深，这表明聚合物已经形成。光谱分析证实了其化学特性。值得注意的是，胚胎发育正常，能够自然移动，并且在一周后存活率超过 80%，且没有出现行为缺陷。在小鼠中，将单体注入大脑导致 n-PBDF 在局部发生聚合。这种物质形成了稳定的沉积物，没有炎症迹象、神经细胞损失或动物行为变化。

成像和血管检测支持了其安全性，而电生理记录则揭示了其作用机制：n-PBDF 改变了钠和钾通道的活性，这是控制神经元放电的关键机制。通过将树突靶向注射与近红外双光子刺激相结合，该研究能够在毫秒内可逆地抑制神经元，这是 p 型聚合物系统所不具备的能力。在体内，这种精确的调节转化为可测量的、快速的行为效应。

总之，全血催化下的 n-PBDF 聚合反应可生成一种具有生物相容性且无需基底的神经接口，能在活体动物体内实现长期功能。其兼具光热和离子特性，能够在亚细胞水平上实现按需、可逆的沉默作用，且所需功率极低，不会引发毒性、炎症或行为紊乱。这种可就地合成和驱动的多功能、超柔软电极，为微创生物电子接口提供了新的范式。

来源：iNature

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adu5500

浙大科技园启真脑机智能产业化基地是在浙大控股集团领导下，由浙江大学科技园发展有限公司与杭州未来科技城管委会共建，围绕脑机智能产业主体，辐射脑机+生命健康、脑机+智能制造、脑机+新一代信息技术、脑机+新材料等领域的专业化特色产业基地，由杭州启真未来科技发展有限公司负责全面运营。

基地依托浙江大学在脑机智能方面的学科优势，以脑机智能作为核心科技支撑，贯彻浙江大学国家大学科技园“有组织科技成果转化、有靶向科技企业孵化、有体系未来产业培育”的服务体系，致力于打造脑机智能领域具备成果显示度、区域影响力的产业化高地。