韩佳澎，余锂镭

    神经调控是治疗神经系统疾病、研究神经功能的关键环节，相关技术在医学及生命科学研究中被广泛应用，部分较为成熟的调控技术已经用于临床实践改善患者神经功能，起到治疗疾病的作用。传统的调控手段如使用电极直接在神经组织附近产生干预电场，或以非接触方式直接使用光、磁场或超声波来调控神经。在此基础上发展而来的，以纳米技术为代表的新一代无创或微创神经调控技术能够实现高空间分辨率和细胞类型特异性的调控。在这些技术中，纳米材料将远程传输的调控信号(如光、磁或超声波信号)转换为局部刺激信号(如电场或热)以刺激神经元。纳米材料表面修饰技术等材料生物相容性技术的发展，让细胞类型特异性靶向递送等手段变为可能[1-3]，进一步扩展了精准神经调控的应用前景。本综述侧重于纳米材料引导的神经调控技术机制研究进展，主要涉及光电、光热、磁电、磁热和声电转换等机制，并对相关技术的医学应用提出了展望。

    1 用于神经调控的纳米材料

    神经调控作为一项重要技术应用于改善神经功能障碍和纠正神经系统疾病中神经回路的信号紊乱[4]。例如，神经调控技术在听觉、视觉功能的恢复以及帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍、癫痫、抑郁症和强迫症的治疗方面均具有较为广泛的应用[5]。在外周，人体多个重要器官的正常生理功能受到内源性和外源性自主神经系统的支配。因此针对外周神经的调控技术也具备广泛的临床应用前景。传统的神经调控手段如迷走神经刺激，由于受到通过组织的电场强衰减的限制，通常需要通过手术将电极放置在与目标神经组织紧密接触的位置[5]。因此，传统的神经调控手段面临着植入电极的长期生物安全性和手术引起的创伤等问题[6]。

    为了更好解决这些问题，在相关领域研究中，近年来取得了一些突破。由于光、热和化学遗传工具的出现，微创和细胞特异性神经调控策略已经成为可能[7-9]。借助对光、热或特定化学物质作出响应的离子通道，研究者可以通过外部刺激选择性地激发或抑制神经元。虽然许多基础神经科学研究证实这些技术在动物模型中的应用已经成为可能，但转染离子通道等技术往往依赖基因工程来实现，从动物模型到临床的转化仍存在根本性的挑战。此外还存在其他问题，例如调控技术的时效性和转化率，这在化学和热遗传学中表现得较为突出。虽然光遗传学与前两者相比具有较高的时间精度，但它仍然需要植入光纤或 LED 设备等有效手段将光照射到目标部位[10]。此外，将外来离子通道插入细胞膜[11]，可能改变原有细胞功能，进一步限制了其临床应用的可行性。

    纳米材料在神经系统中有多种应用，如作为药物递送手段等[12-13] ......