植入式生物电子可实现对神经活动的精准调控，在神经系统疾病与难治性自身免疫病治疗中展现出巨大应用潜力。然而，传统植入器件存在神经界面适配性差的问题，包括几何结构不匹配、缝合引发的组织损伤，以及缺乏类神经元生物电信号等，显著降低了其长期生物安全性与治疗效果。

2026年4月9日，中国科学院深圳先进技术研究院杜学敏唯一通讯在Advanced Materials 在线发表题为“Multifunctional Ferroelectric Bioelectronic Interfaces for Long-Term Biosafe Vagus Nerve Modulation”的研究论文。该研究构建了一种多功能铁电生物电子界面，由双层天然高分子基水凝胶、铁电材料聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物与光热型碳纳米管复合而成，具备多重协同功能：可自卷曲实现几何匹配、无需缝合的强界面黏附能力，以及可模拟神经元的极化响应型生物电信号输出。

将该自适应界面应用于迷走神经调控时，可通过近红外光介导实现神经调控，有效降低促炎细胞因子水平。与传统迷走神经调控器件相比，该新型界面不会压迫神经、能显著减轻局部炎症反应，并在长期植入过程中保持稳定的神经调控效果。该铁电生物电子界面集精准几何适配性、无缝生物黏附固定、生物电信号仿生与高生物安全性于一体，为下一代可长效调控神经、治疗神经与自身免疫性疾病的植入式生物电子器件提供了全新范式。

植入式生物电子已广泛应用于外周至中枢神经系统的神经调控，为现有临床手段难以有效治疗的疾病提供了重要治疗前景。自身免疫性疾病如内毒素血症、脓毒症、类风湿关节炎和炎症性肠病影响着全球近5%的人口，但受限于现有药物与介入手段疗效不足，持续抑制促炎细胞因子仍极具挑战。靶向迷走神经的植入器件可通过成熟的外周神经—免疫相互作用调控神经免疫轴，进而减少促炎细胞因子释放，为自身免疫病治疗提供了极具潜力的策略。然而，其临床转化依赖长期生物安全且稳定的界面条件，而现有器件因神经界面适配性不足，难以满足这一要求。

传统迷走神经调控器件多采用金属袖带电极，其结构与纤细脆弱的迷走神经难以匹配。首先，标准袖套的几何形态无法顺应迷走神经多样的神经束结构，需依靠机械卡压维持接触，进而造成组织压迫与局部炎症。其次，器件在机体活动中易发生移位，通常需通过手术缝合固定，这一操作对直径小于0.6mm的精细外周神经尤为不利，会造成难以避免的组织损伤与潜在并发症。最后，此类器件仅依赖电信号刺激，与天然状态下由极化变化介导、可触发神经元响应的生物电信号存在本质差异，这种不匹配会导致信号穿透深度有限、保真度降低以及电化学细胞毒性。近年来，基于形状记忆聚合物、力学适配水凝胶及光伏聚合物的新型高分子生物电子器件，在缓解神经—器件界面不匹配问题上展现出一定优势。尽管如此，现有界面仍难以同时具备主动几何适配、免缝合植入以及类神经元自适应生物电通讯的整合功能。这种功能协同性的缺失，使其无法实现与精细迷走神经的真正对接，也限制了生物电子调控在自身免疫病治疗中的临床应用潜力。

图1 多功能铁电生物电子界面（FBI）的设计示意图（摘自Advanced Materials ）

该研究构建了一种多功能铁电生物电子界面，集成自卷曲结构、强界面黏附性以及类神经元极化诱导生物电信号，可实现适配、长期、安全且稳定的迷走神经调控。该界面由两层功能材料组成：一是天然高分子基双层水凝胶，底层为壳聚糖，上层为钙离子交联、N-羟基琥珀酰亚胺功能化的海藻酸钠，赋予材料自卷曲行为与强界面黏附能力；二是聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物条纹阵列构成的铁电层，其底面电喷涂碳纳米管/聚偏氟乙烯-三氟乙烯复合涂层可产生生物电信号。通过各组分的协同作用，该铁电生物电子界面在迷走神经界面实现了优异适配性，可免缝合植入并与神经形成紧密无缝贴合，同时通过近红外光介导神经调控，有效抑制促炎细胞因子。在自由活动大鼠模型中，该器件展现出长期的生物安全性与稳定性，无神经压迫、局部炎症反应极微，且抗炎效果持续稳定。该界面集精准几何适配性、无缝生物黏附固定、生物电仿生特性与高生物安全性于一体，为下一代可实现长效神经调控、用于治疗神经系统疾病与自身免疫病的植入式生物电子器件提供了全新范式。

参考消息：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.73023