Adv. Mater.：用于鎮痛治療的柔性光伏神經刺激器

慢性神經理性疼痛是臨床重大挑戰，常需長期使用阿片類藥物，存在成癮、耐受和副作用等問題，且無法精準靶向痛覺神經。現有的神經電刺激（ES）技術雖有潛力，但存在侵入性強、可能造成醫源性神經損傷等局限。因此，探索新的治療方法具有重要意義。

蘭州大學口腔醫學院范增杰、中國科學院深圳先進技術研究院李偉民、西北師范大學趙雲團隊開發了一種新型的全植入式、無線且自適應的光伏神經刺激器（PVNS），用于慢性疼痛管理。該工作以“Flexible Photovoltaic Neurostimulator for Analgesia"為題，發表在《Advanced Materials》期刊上。

該設備結合了柔性自卷曲袖套電極和生物相容的柔性Cu(In,Ga)Se?（CIGS）薄膜光伏電池，能夠通過近紅外（NIR）光觸發神經電刺激。通過在體神經痛模型驗證了其顯著的鎮痛效果，并揭示了其通過調節炎癥通路和瞬時受體電位香草素1型（TRPV1）發揮鎮痛作用的機制。其中，研究團隊通過摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）技術（microArch® S230，精度：2μm）制備電路形狀，隨后浸入液態金屬制成的墨水中，直接轉印至PDMS基底。

文章亮點：

• 創新的設備設計：開發了一種全植入式、無線且自適應的光伏神經刺激器（PVNS），結合了柔性CIGS薄膜光伏電池和自卷曲袖套電極，實現了近紅外光觸發的神經電刺激。

• 高效的鎮痛效果：在體神經痛模型中，PVNS顯著阻斷了神經信號傳導，有效緩解了神經理性疼痛，特別是在中等頻率（20Hz）刺激下效果佳。

• 優異的生物相容性：通過嚴格的體外細胞實驗和體內組織相容性測試，證明了PVNS的高生物安全性，無明顯細胞毒性，且在體內植入后無炎癥反應。

• 明確的鎮痛機制：初步揭示了PVNS的鎮痛機制，包括抗炎作用和TRPV1表達下調，為后續研究提供了理論基礎。

• 靈活的植入方式：PVNS的自卷曲袖套設計使其能夠適應不同直徑的神經，無需縫合或粘合劑即可穩定固定，減少了植入過程中的風險。

總結：研究團隊成功開發了一種全植入式、無線且自適應的光伏神經刺激器（PVNS），用于慢性神經理性疼痛的管理。PVNS結合了柔性自卷曲袖套電極和生物相容的柔性Cu(In,Ga)Se?（CIGS）薄膜光伏電池，能夠通過近紅外（NIR）光觸發神經電刺激。在體實驗表明，PVNS能夠顯著阻斷神經信號傳導，有效緩解神經理性疼痛。此外，通過調節炎癥通路和瞬時受體電位香草素1型（TRPV1）的表達，PVNS展示了其潛在的鎮痛機制。盡管PVNS在實驗中表現出色，但其應用仍面臨一些挑戰。NIR光的穿透深度有限，限制了PVNS在深層神經區域的應用。此外，不同疼痛模型的鎮痛機制存在差異，需要進一步研究相關的受體和信號通路。盡管如此，PVNS作為一種新型神經刺激器，展示了在神經理性疼痛管理中的巨大潛力。未來的研究將致力于提高PVNS的性能，探索其在更廣泛的神經系統疾病中的應用，并推動其臨床轉化。通過不斷優化設計和功能，PVNS有望為慢性疼痛患者提供一種更安全、更有效的治療選擇。