近期，美国麻省理工学院（MIT）赵选贺教授团队开发了一种新型的生物电子设备——可在多种外周神经上长期稳定工作的无纤维化生物电子界面（ANB，adhesive non-fibrotic bioelectronics），有效防止了异物反应导致的纤维化。

传统的植入物像一张贴在湿润跳动肌肤上的硬贴纸。身体每次活动，它就跟着摩擦、拱起。机体感受到这种异物，因此身体把这种持续的刺激当作“伤害信号”，就派出免疫细胞前来包围、隔离它，逐渐形成厚厚的“胶原外壳”，也就是纤维囊包裹。

尽管这层“自我防护的盔甲”是身体的本能反应，却会让电子器件的信号被完全阻隔。就像你想与他人握手，却隔着一层厚手套——电极再灵敏，也“摸”不到神经的反应。

而 ANB 具有黏附力强和反应速度快的优势，它就像是一层能与神经长在一起的“第二层皮肤”。其界面黏附强度超过 200J/m²，优于一般商用黏附剂的黏附性能。

它先与组织中的氨基发生化学交联反应，可以在 5 到 10 秒内快速、牢牢地固定在神经外膜上，避免了因大量免疫细胞（例如中性粒细胞和巨噬细胞等）在电子界面浸润，而触发的免疫防御。这样，为器件和神经能长期“和平共处”创造了有利条件，并保持信号清晰和稳定。

该论文共同通讯作者、MIT 研究科学家吴晶晶的研究方向是组织和材料的生物界面及其体内免疫调控。她告诉 DeepTech：“让我们感到兴奋的是，在外周神经上，我们通过 ANB 进行黏附后发现其并没有引起纤维化。实际上神经比组织更敏感，更重要的是即使是在神经上，它也没有引起纤维化反应。正是因为这种优势，ANB 可以通过电学刺激神经来长期调节血压水平，而无需使用药物。”

该技术有望用于辅助化学药物的治疗，甚至替代化学药物治疗一些高血压疾病，或其他神经系统疾病，比如抑郁、偏头痛等慢性神经疾病的精准治疗。

图丨Hyunmin Moon（左）与吴晶晶（右）（来源：资料图）

近日，相关论文以《用于长期功能性神经调控的多种周围神经上的黏附性非纤维化生物电子界面》（Adhesive Non-fibrotic Bioelectronic Interfaces on Diverse Peripheral Nerves for Long-term Functional Neuromodulation）为题发表在 Science Advances[1]。MIT 博士后研究员 Hyunmin Moon 是第一作者，赵选贺教授和研究科学家吴晶晶博士担任共同通讯作者。

图丨相关论文（来源：Science Advances）

据介绍，这项研究是团队在 Nature 论文基础上的延伸与功能化突破 [2]。此前他们在器官表面提出了“抗纤维化生物组织界面”的概念，实现了抑制纤维化的生物界面。但是，当时并没有整合电子功能。在本次研究中，研究人员进一步把生物黏附材料与可拉伸导电电子器件相结合，打造了 ANB。

在结构设计方面，该材料的整体设计通过 3D 打印将多材料集合在同一器件上。其具有 100 微米分辨率，适配不同神经尺寸和功能需求，为个体化医疗提供了可能。其中，最外层采用了聚氨酯，以避免组织和材料之间有电学交流。

这样既能保证它和组织表面粘附时电学性能较强，又能保证它的外层的绝缘性。并且其电化学性能优异，在 1kHz 下阻抗仅 0.76kΩ，具备较高的充电存储与注入能力，为神经刺激信号稳定提供了保障。

图丨ANB 作为非纤维化界面策略的设计与机制（来源：Science Advances）

研究人员通过实验观察 ANB 的异物排斥反应进程，发现这种“免疫中性”长期存在。具体来说，在植入该材料 4 周和 12 周后，组织切片显示神经组织表面无纤维囊形成；免疫染色结果显示，没有大量巨噬细胞浸润、平滑肌活化或胶原沉积，且神经丝密度与原生组织几乎一致。

更重要的是，功能验证上连续 4 周刺激高血压大鼠的深腓神经，血压调控始终稳定、无副作用，这说明神经组织界面既具有高的生物相容性，又保持长期电学稳定性。吴晶晶指出，从免疫学角度看，这意味着我们实现的不是“暂时抑制炎症”，而是通过与生物电子界面化学共价交联固定，真正阻断了异物反应信号传递。

图丨非纤维化生物电子界面的验证（来源：Science Advances）

目前，该团队已在小动物实验阶段进行验证。他们希望接下来进一步在大型动物（比如猪）上开展实验，并计划发展“传感+刺激+药物释放”一体化的闭环电子药物系统，以推进到神经刺激以及联合药物的长期可控释放的临床应用。

参考资料：

1. H. Moon, B. F. G. Aymon, J Deng, T Zhou, V Prevosto, F Wang, J. Wu* Xuanhe Zhao*, Adhesive nonfibrotic bioelectronic interfaces on diverse peripheral nerves Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.adz3668.

2. J. Wu, J Deng, G Theocharidis, T L. Sarrafian, L G. Griffiths, R T. Bronson, A Veves, J Chen, H Yuk*, X Zhao*, Adhesive anti fibrotic interfaces on diverse organs Nature 630，360-367 DOI: 10.1038/s41586-024-07426-9.

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