《Advanced Science》：Magnetically Responsive Piezoelectric Nanocapacitors Enhance Neural Recovery Following Spinal Cord Injury via Targeted Spinal Magnetic Stimulation
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本综述创新性地提出将体外经脊髓磁刺激（MS）与储能缓释压电纳米材料（PNC）相结合的新型治疗策略，通过磁电转换实现精准无创的硬膜外电刺激。研究表明，该磁响应压电纳米电容器可在硬膜外产生持续2.41小时的局部电场（26.011 V/m），显著促进皮质脊髓束（CST）轴突再生，恢复神经信号传导功能，并改善下肢运动表现。这种"无线充电"式神经调控模式为脊髓损伤（SCI）治疗提供了植入物可移除的精准干预新范式。
材料构建与性能表征
研究团队设计了一种由聚偏氟乙烯（PVDF）和钛酸钡（BaTiO3）组成的磁响应压电纳米电容器（PNC）。通过静电纺丝技术制备的复合材料中，8% BaTiO3掺杂比例表现出最优异的压电性能（2.9 V，59 μA）和机械弹性。扫描电镜（SEM）显示该比例下纳米颗粒分布均匀，有效促进界面极化和β相结晶（β相含量达89.9%）。在模拟体液（SBF）中浸泡3个月后，材料仍保持稳定的晶体结构和电学性能，可持续释放超过7.5 μA的有效电流达2.41小时。
生物相容性与神经分化促进
体外实验证实PNC材料具有良好的神经相容性，与小鼠原代神经元共培养5天后细胞存活率无显著差异。在磁刺激（MS）干预下，PNC组神经元早期标志物Tuj-1和成熟标志物MAP2荧光强度显著增强，轴突长度和树突复杂度明显提升。这种协同作用源于PNC将磁刺激的机械势能转化为电能，形成稳定的电微环境促进神经元分化。
脊髓损伤修复机制
在T8-T10完全横断小鼠模型中，MS+PNC联合治疗组在损伤核心区表现出显著的神经前体细胞（Tuj-1+）增殖和神经丝蛋白（NF+）表达。免疫荧光显示5-羟色胺能（5-HT+）轴突在损伤尾端250-1000 μm范围内出现明显的束状再生。通过腺相关病毒（AAV）追踪发现，MS+PNC组皮质脊髓束（CST）在损伤尾端2000 μm内再生密度显著高于对照组。
神经信号传导重建
运动诱发电位（MEP）检测显示MS+PNC组胫骨前肌（TA）潜伏期缩短至2.059±0.5822 ms，振幅恢复至正常组的10.5%。钙成像技术证实再生轴突与腰段运动神经元建立功能性连接，GCaMP6s信号强度显著提升。神经肌肉接头（NMJ）分析显示MS+PNC组完全神经支配比例达42.3%，肌纤维横截面积增加1.8倍，表明运动终板功能重建。
运动功能恢复
表面肌电（sEMG）分析显示MS+PNC组积分肌电值（IEMG）提升至490.4±113.2 μV，中位频率（MF）达60.17±8.482 Hz。步态分析证实治疗组小鼠踝关节活动角度增加至正常组的68%，最大抬升高度恢复至正常组的53%。Basso小鼠评分（BMS）在56天时达到稳定平台期，显著优于单一干预组。
分子机制探索
Western blotting显示MS+PNC调控钙调蛋白激酶Ⅱ（CaMKⅡ）、环磷腺苷效应元件结合蛋白（CREB）和酪氨酸激酶受体B（TrkB）表达，激活Netrin3等轴突导向分子通路。这种多靶点调控机制为理解电刺激促进神经再生提供了分子层面证据。
该研究通过"磁刺激-机械能-电能"的级联转化，实现了硬膜外电刺激的无线精准调控，为脊髓损伤修复提供了可移除植入式治疗新策略。
