新黄河记者：曹茜  

一项来自山东大学晶体材料全国重点实验室与齐鲁医院的联合研究成果，为全球数千万创伤性脑损伤患者带来了崭新曙光。2025年5月，研究团队成功研制出世界首款无线压电微纳贴片，通过超声波驱动即可实现对植入干细胞的精准电刺激，无需植入电极、避免二次损伤，标志着神经修复治疗迈入“精准无创”新阶段。

破解“神经元不可再生”魔咒

全球每年有5000万至6000万人遭受创伤性脑损伤，许多患者因此丧失运动或认知功能，甚至危及生命。神经元一旦受损，极难自行修复，传统医学手段往往束手无策。虽然植入神经干细胞并通过电刺激诱导其分化为神经元，被视为重建神经网络的有效途径，但临床推广一直面临巨大阻碍。

“传统的电极刺激方式，需要手术植入电极，创伤大、易感染，且刺激效率低，难以精准作用于动态迁移的细胞。”山东大学晶体材料研究院教授仇吉川指出。这正是当前神经损伤修复临床治疗的核心瓶颈。在这一背景下，山东大学晶体材料研究院刘宏/仇吉川课题组联合齐鲁医院，依托学校“学科交叉导师创新团队计划”，组建起一支融合材料、医学、生物、微加工等多学科背景的研发团队，向这一世界性难题发起攻关。

(钛酸钡-还原氧化石墨烯压电贴片)

当超声波成为“细胞充电器”

团队交出的答卷，是一张薄如蝉翼的“钛酸钡-还原氧化石墨烯复合压电微纳贴片”。它如何工作?奥秘在于“压电效应”——当材料受外力变形时，其内部会产生电荷。团队巧妙利用这一原理，将贴片设计成能稳定吸附在神经干细胞膜表面的微型“能量转换器”。

“治疗时，只需通过微创注射，将吸附了贴片的干细胞植入损伤区域。”仇吉川解释。此后，患者只需使用常见的医用超声理疗仪从体外施加超声波，声波穿透组织，驱动贴片产生微小的压电电位，从而精准激活细胞膜上的电压门控钙离子通道，定向诱导干细胞分化为神经元。

(钛酸钡-还原氧化石墨烯压电贴片吸附在细胞表面)

在这一过程中，钛酸钡纳米颗粒作为核心压电材料，负责响应超声产生电信号;还原氧化石墨烯纳米片则作为载体，将钛酸钡牢固“锚定”在细胞膜表面，防止其进入细胞内部造成损伤。整个过程，除初始注射外完全无创，彻底摆脱了传统电极的线缆束缚与植入创伤。

(微加工批量化制备的新型压电贴片)

大脑神经网络实现“无线重启”

技术的成效，在动物实验中得到了令人振奋的验证。研究团队在大鼠创伤性脑损伤模型上进行了系统测试。手术后，接受载有压电贴片的干细胞移植的大鼠，每隔两天接受一次超声刺激(1兆赫兹，每次5分钟)。

28天后，结果揭晓：通过免疫荧光技术追踪观察，约60%的植入干细胞成功分化为神经元，这一分化效率相较于仅植入普通神经干细胞提升了近3倍。更令人鼓舞的是，这些大鼠的运动与认知功能得到了显著恢复，受损的神经网络实现了有效修复。

“数据背后，是精准靶向刺激技术的支撑。”仇吉川表示，由于贴片紧随细胞移动，电刺激可精确作用于目标细胞，避免了传统电极能量分散、效率低下的问题。同时，无创的超声驱动方式极大提升了治疗的安全性与接受度。

(团队人员在研究压电贴片与细胞相互作用)

“无线”治疗的无限未来

这项成果的价值远不止于创伤性脑损伤。研究团队认为，该技术平台在神经退行性疾病(如阿尔茨海默症、帕金森病)以及脊髓损伤等领域同样具有巨大的应用潜力。其核心优势在于实现了“微创植入、无线驱动、精准刺激”的融合。

谈及产业化，仇吉川表示，目前尚处于前期研究阶段，未来期待与企业合作推动技术优化与临床试验。但研究团队对这项成果的市场前景充满信心：“传统电刺激设备笨重、需专业操作，植入式电极存在感染和二次手术风险。我们的技术使得超声设备可家用，操作简便，能极大降低患者的时间与经济成本，同时减轻公共卫生系统的负担。”仇吉川说。

(研究团队在实验室)

展望未来，团队的研究步伐并未停歇。他们正致力于攻关可降解高性能压电材料的批量制备技术，并探索与聚焦超声等先进技术的结合。更长远地，通过调控贴片与细胞的相互作用，该技术有望扩展至其他类型的细胞治疗与组织修复，实现多种细胞协同治疗复杂疾病。

这项跨界创新，显著提升了我国在生物材料与再生医学领域的国际竞争力，标志着中国在“精准医疗”与“无创治疗”的科技前沿取得了又一重大突破。

编辑：刘丹  校对：汤琪