印度科学家研发出可无创刺激脑细胞的纳米材料

在一项可能改变脑部疾病治疗的突破性发现中，印度科学技术部下属自治机构纳米科学与技术研究所（INST）的科学家们证实，一种名为石墨相氮化碳（g-C₃N₄）的特殊纳米材料能够在无需电极、激光或磁铁的情况下刺激脑细胞。

这项发表在《美国化学会应用材料与界面》期刊上的研究表明，石墨相氮化碳通过利用大脑自身的电活动，有效促进神经元生长、成熟并进行通信。值得注意的是，该材料还能在实验室培养的类脑细胞中促进多巴胺的产生，并在动物模型中减少与帕金森病相关的毒性蛋白。

目前常用的脑部治疗手段如脑深部电刺激（DBS）需要外科手术植入设备，而其他方法则依赖磁波或超声波作用于脑组织，这些方法虽有效但具有侵入性或存在局限性。

相比之下，石墨相氮化碳能够更自然地与神经元“对话”。当这种材料靠近神经细胞时，它会根据大脑的电信号产生微小的电场，通过开启神经元上的钙离子通道触发细胞生长并增强细胞间的连接，且无需任何外部设备。这种材料如同智能开关，能响应神经元的静息和活动状态，为健康的大脑活动创造理想条件。

随着全球人口老龄化，阿尔茨海默病和帕金森病等疾病变得日益普遍。为应对这一挑战，INST的研究人员选择了这种半导体材料，并假设当细胞膜电位为负时，该材料处于“开启”状态并刺激细胞；膜电位为正时则处于“关闭”状态，从而防止细胞进入疲劳状态。

研究人员基于钙成像研究（解析神经元网络的形成和成熟）、基因表达分析和免疫荧光研究等大量实验证实了这一假设。这种具有刺激脑细胞和减少疾病相关蛋白能力的生物相容性纳米材料，提供了一种非侵入性治疗方案，有望为帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病开辟新的治疗途径。

这一突破研究还将影响“brainware计算”等未来科技。科学家们正在尝试将实验室培育的微型脑组织（类脑器官）作为生物处理器，若将其与g-C₃N₄等半导体纳米材料结合，可提升这类生物计算机的效能，开辟仿生计算的新前沿。

原文题目：Indian researchers pioneer nanomaterial that stimulates brain cells without surger

发布日期：2025年9月23日 检索日期：2025年9月24日