皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）在神經(jīng)科學和腦機接口（BMI）系統(tǒng)中對神經(jīng)信號采集至關(guān)重要，可幫助患有神經(jīng)系統(tǒng)疾病、癱瘓和截肢的患者。然而，皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）往往無法長期保持穩(wěn)定的信號質(zhì)量，部分原因是插入過程中血管損傷引起的神經(jīng)炎癥。

血小板仿生納米顆粒（PINs）具有損傷靶向功能，通過結(jié)合膠原結(jié)合肽（CBP）、馮·維勒布蘭德因子結(jié)合肽（VBP）和纖維蛋白原模擬肽（FMP），模擬活性血小板的粘附和聚集。系統(tǒng)性給藥的PINs可能增強止血作用，并促進皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）插入引起的血腦屏障（BBB）滲漏的重新封閉，從而減少血液源性蛋白進入腦實質(zhì)引發(fā)的神經(jīng)炎癥。本研究探討了PINs在減輕植入部位神經(jīng)炎癥方面的潛力。

雄性Sprague Dawley大鼠接受了開顱手術(shù)和皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）植入，隨后單次注射Cy5標記的PINs（2 mg/kg）。在植入后0至4天（DPI）的不同時間點處死大鼠，通過活體成像系統(tǒng)（IVIS）和免疫組織化學（IHC）分析生物分布，評估神經(jīng)炎癥、BBB通透性和活性血小板分布。另一組大鼠每周接受PINs、海藻糖緩沖液（TH，稀釋對照）或?qū)φ占{米顆粒（CP，PEG包被的脂質(zhì)體）治療4周，并進行類似的終點分析。

結(jié)果表明，PINs在皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）界面附近的濃度在急性期（0-4 DPI）和重復給藥4周后顯著升高。在3 DPI時，活性血小板（CD62P）、活化小膠質(zhì)細胞/巨噬細胞（CD68）和PINs的峰值強度被觀察到。免疫球蛋白G（IgG）在植入部位附近的24小時內(nèi)上調(diào)，但隨后下降。在4周時，與對照組相比，PINs組表現(xiàn)出更高的活性血小板和PINs強度，以及更低的CD68和IgG水平。PINs有效靶向皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）-組織界面，并與內(nèi)源性活化血小板共同作用，從而減少了神經(jīng)炎癥和BBB滲漏標志物。重復給藥PINs為未來研究中提高神經(jīng)記錄質(zhì)量提供了一種有前景的方法。

創(chuàng)新點

1.通過結(jié)合CBP、VBP和FMP，PINs模擬了血小板的損傷靶向功能，實現(xiàn)了對皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）植入部位的特異性靶向。

2.PINs通過促進BBB重新封閉和減少血液源性蛋白滲入，顯著降低了皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）植入引起的神經(jīng)炎癥。

3.通過系統(tǒng)性給藥，PINs能夠有效到達皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）植入部位，展示了其在臨床中的潛在應用價值。

4.通過4周的重復給藥實驗，驗證了PINs在減少神經(jīng)炎癥和提高神經(jīng)記錄質(zhì)量方面的長期效果。

對科研工作的啟發(fā)

1.利用仿生策略設計納米材料，模擬生物體的自然修復機制，為生物醫(yī)學應用提供新思路。

2.通過結(jié)合靶向肽，開發(fā)具有高特異性的納米藥物遞送系統(tǒng)。

3.通過減少神經(jīng)炎癥和BBB滲漏，提高皮質(zhì)內(nèi)微電極（IMEs）的長期穩(wěn)定性和信號質(zhì)量，推動腦機接口技術(shù)的發(fā)展。

4.結(jié)合材料科學、納米技術(shù)和神經(jīng)科學，開發(fā)新型治療策略，解決臨床中的復雜問題。

思路延伸

1.探索PINs在其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應用潛力。

2.在PINs中同時負載抗炎藥物或神經(jīng)營養(yǎng)因子，實現(xiàn)多重治療效果。

3.開展臨床試驗，評估PINs在人類患者中的安全性和有效性。

4.將PINs應用于其他植入設備，減少植入引起的炎癥反應。

5.深入研究PINs穿透BBB的機制，優(yōu)化其靶向性和治療效果。

6.開發(fā)對炎癥微環(huán)境響應的智能納米顆粒，實現(xiàn)精準藥物釋放。

7.系統(tǒng)評估PINs的生物相容性和長期毒性，為其臨床應用提供數(shù)據(jù)支持。