Adv. Mater.：用于镇痛治疗的柔性光伏神经刺激器

慢性神经理性疼痛是临床重大挑战，常需长期使用阿片类药物，存在成瘾、耐受和副作用等问题，且无法精准靶向痛觉神经。现有的神经电刺激（ES）技术虽有潜力，但存在侵入性强、可能造成医源性神经损伤等局限。因此，探索新的治疗方法具有重要意义。

兰州大学口腔医学院范增杰、中国科学院深圳先进技术研究院李伟民、西北师范大学赵雲团队开发了一种新型的全植入式、无线且自适应的光伏神经刺激器（PVNS），用于慢性疼痛管理。该工作以“Flexible Photovoltaic Neurostimulator for Analgesia"为题，发表在《Advanced Materials》期刊上。

该设备结合了柔性自卷曲袖套电极和生物相容的柔性Cu(In,Ga)Se₂（CIGS）薄膜光伏电池，能够通过近红外（NIR）光触发神经电刺激。通过在体神经痛模型验证了其显著的镇痛效果，并揭示了其通过调节炎症通路和瞬时受体电位香草素1型（TRPV1）发挥镇痛作用的机制。其中，研究团队通过摩方精密面投影微立体光刻（PμSL）技术（microArch® S230，精度：2μm）制备电路形状，随后浸入液态金属制成的墨水中，直接转印至PDMS基底。

文章亮点：

• 创新的设备设计：开发了一种全植入式、无线且自适应的光伏神经刺激器（PVNS），结合了柔性CIGS薄膜光伏电池和自卷曲袖套电极，实现了近红外光触发的神经电刺激。

• 高效的镇痛效果：在体神经痛模型中，PVNS显著阻断了神经信号传导，有效缓解了神经理性疼痛，特别是在中等频率（20Hz）刺激下效果佳。

• 优异的生物相容性：通过严格的体外细胞实验和体内组织相容性测试，证明了PVNS的高生物安全性，无明显细胞毒性，且在体内植入后无炎症反应。

• 明确的镇痛机制：初步揭示了PVNS的镇痛机制，包括抗炎作用和TRPV1表达下调，为后续研究提供了理论基础。

• 灵活的植入方式：PVNS的自卷曲袖套设计使其能够适应不同直径的神经，无需缝合或粘合剂即可稳定固定，减少了植入过程中的风险。

总结：研究团队成功开发了一种全植入式、无线且自适应的光伏神经刺激器（PVNS），用于慢性神经理性疼痛的管理。PVNS结合了柔性自卷曲袖套电极和生物相容的柔性Cu(In,Ga)Se₂（CIGS）薄膜光伏电池，能够通过近红外（NIR）光触发神经电刺激。在体实验表明，PVNS能够显著阻断神经信号传导，有效缓解神经理性疼痛。此外，通过调节炎症通路和瞬时受体电位香草素1型（TRPV1）的表达，PVNS展示了其潜在的镇痛机制。尽管PVNS在实验中表现出色，但其应用仍面临一些挑战。NIR光的穿透深度有限，限制了PVNS在深层神经区域的应用。此外，不同疼痛模型的镇痛机制存在差异，需要进一步研究相关的受体和信号通路。尽管如此，PVNS作为一种新型神经刺激器，展示了在神经理性疼痛管理中的巨大潜力。未来的研究将致力于提高PVNS的性能，探索其在更广泛的神经系统疾病中的应用，并推动其临床转化。通过不断优化设计和功能，PVNS有望为慢性疼痛患者提供一种更安全、更有效的治疗选择。