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作者：姜文婷    核稿：陳國(guó)梁

近日，我院楊清湖副教授和香港科技大學(xué)唐本忠院士團(tuán)隊(duì)合作，成功設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了同時(shí)具有光刺激和熱刺激雙向調(diào)控神經(jīng)元的材料，利用高穿透遠(yuǎn)紅外光，控制光和熱交替，實(shí)現(xiàn)對(duì)神經(jīng)元活動(dòng)的精確調(diào)控。該成果以 “Dual behavior regulation: tether-free deep-brain stimulation by photothermal and upconversion hybrid nanoparticles”為題發(fā)表在國(guó)際頂級(jí)期刊ADVANCED MATERIALS（中科院一區(qū)TOP，IF=32.086）上。楊清湖老師為共同第一作者和通訊作者。22級(jí)碩士研究生袁兆月為第二作者，生科院白占濤、姜鳴、楊亮老師，21級(jí)碩士研究生王玉參與了此工作，我校為第二通訊和完成單位。

光遺傳學(xué)是一種整合基因技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、神經(jīng)電生理技術(shù)等多學(xué)科應(yīng)用技術(shù)，可精確控制神經(jīng)元、神經(jīng)回路和細(xì)胞信號(hào)通路，廣泛應(yīng)用于腦科學(xué)研究。然而，傳統(tǒng)光遺傳學(xué)在臨床應(yīng)用上存在諸多限制。針對(duì)這些限制，近年來(lái)研究者們一直尋找和嘗試開(kāi)發(fā)新穎的光學(xué)系統(tǒng)和光學(xué)材料。該工作開(kāi)發(fā)了上轉(zhuǎn)換納米材料（PT-UCNP-B/G），實(shí)現(xiàn)了非侵入式深層腦神經(jīng)活動(dòng)性調(diào)控，不僅通過(guò)光調(diào)控神經(jīng)元活動(dòng)，還將熱作為另一個(gè)可控的工具來(lái)操縱神經(jīng)元活動(dòng)。通過(guò)近紅外光980 nm照射產(chǎn)生光效應(yīng)可激活光遺傳學(xué)通道蛋白ChR2，實(shí)現(xiàn)激活神經(jīng)元活動(dòng)性；紅外光808 nm照射產(chǎn)生熱刺激，實(shí)現(xiàn)神經(jīng)活動(dòng)性的抑制效應(yīng)。此外，這種激活和抑制效應(yīng)又可以雙向調(diào)控小鼠的攝食行為，即980 nm下的光效應(yīng)降低小鼠的攝食行為，而808 nm照射下的熱效應(yīng)促進(jìn)小鼠的攝食行為。該材料不僅為光遺傳學(xué)材料設(shè)計(jì)提供了新的可能，而且這種非侵入性控制在未來(lái)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)疾病臨床治療中具有廣闊的應(yīng)用前景。

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202210018