微生物通过肠-脑轴影响和调节大脑功能，设计光遗传学工程益生菌并口服递送至肠道，可以通过肠-脑轴机制对神经系统进行便捷的人为调控。然而，光遗传学常用的蓝绿光组织穿透性十分有限，往往依赖上转换纳米材料等的辅助，造成了给光效率降低、光调控操作不便、生物相容性隐患等问题，限制了该策略的在体应用推广。针对以上问题，天津大学王汉杰课题组将红光光遗传元件引入工程益生菌以实现肠-脑轴精准调控，为肠-脑轴调控提供了一种高效便捷的新工具和新策略，在Biomaterials期刊发表题为“A

此外，作者还对神经科学启发和工程方法进行了讨论，并用以丰富人工神经元设备和网络中有待实现的神经元动力学，从而通过实现典型神经元和神经回路将加深对生物系统的理解，并为开发更实用的人工智能系统提供帮助。

调节特定神经元的活动在神经回路解剖和神经病变治疗等方面至关重要。利用纳米材料实现远程物理刺激的非遗传神经调节是一种新兴的治疗方法，其在近年来也取得了一系列重要进展，并表现出了巨大的临床应用潜力。然而，微创性和高时空分辨率仍然是非遗传神经调节所亟待解决的挑战。有鉴于此，同济大学方寅教授和复旦大学张凡教授设计了通过仿生囊泡实现近红外二区(NIR-II)光诱导的经颅非遗传神经刺激策略。

nm)成像更为显著的优势。然而，由于血脑屏障(BBB)会阻止大多数分子进入中枢神经系统，因此目前具有大分子骨架的NIR-II染料在脑部成像中的应用还很有限。有鉴于此，莱斯大学Han

2022https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961222005890生物医学与工程微信加微信群方式：添加编辑微信

Oh开发了一种致耐受性纳米疫苗，并在多发性硬化症动物模型上进行了实验。

通过形成新的中继神经回路，生物活性物质激活内源性神经发生，使完全性脊髓损伤(SCI)后的感觉/运动功能恢复。成人中枢神经系统(CNS)新生神经元的潜在连接逻辑尚不清楚。基于此，中科院深圳先进院脑所神经系统疾病转化研究中心徐富强、首都医科大学杨朝阳、同济大学Yi

神经毒素会攻击并破坏神经系统，进而导致严重的健康问题和安全威胁。现有的解毒方法，如抗体和小分子解毒剂等往往将神经毒素的分子结构作为设计线索，需要针对每种不同类型的毒素而进行毒素特异性开发设计。然而，由于神经毒素具有多样性，因此这种基于结构的抗毒素开发策略不仅极具挑战性，也效率低下。有鉴于此，加州大学圣地亚哥分张良方教授和Weiwei

智能系统能够感知并对其环境做出有意义的行为，这取决于受神经系统内部工作启发的电子技术的发展。这种与生物共享类似计算原语（即基本生物计算功能）的神经形态电子也可以通过增强人工和生物域之间的通信来实现更有效的生物电子接口。神经元是神经系统的基本元件，其功能是神经形态电子学仿生的原型。神经元通过发射棘波序列相互交谈，并应对周围环境中的各种信号，因为它们对离子、神经递质甚至噪声都有选择性的反应。基于非线性（负微分电阻）现象的人工神经元捕捉生物神经元的尖峰多样性。然而，这种人工神经元不能在生物环境中原位发挥作用。其他在生物环境中部分运作的当代神经元是非尖峰的，由多种成分组成，或无法捕捉神经元活动的多样性。这种缺乏生物现实主义导致人工和生物域之间的功能不匹配和信息丢失。因此，人工神经元通常不能在生物环境中运行，这限制了它们与生物组件交互和提供逼真的神经元仿真的能力。鉴于此，在寻求设计一种电子元件来模拟其生物对应物的尖峰特性的过程中，马克斯普朗克聚合物研究所Paschalis

针对阿尔茨海默病(AD)的优化治疗策略目前仍是一项亟待解决的研究空白。用于预防β-淀粉样蛋白(Aβ)纤维化的探针和药物往往会由于对血脑屏障(BBB)的穿透性差和盲目干预的时间窗而失败。有鉴于此，香港中文大学（深圳）唐本忠院士、河南大学师冰洋教授和王杰菲副教授设计了一种疏-亲水性平衡的近红外聚集诱导发光(AIE)探针DNTPH，其能够选择性结合Aβ纤维，并实现具有高信噪比的活体成像。

缺血性中风是世界上最常见的脑血管疾病，产生原因是供脑血管的堵塞。在时间窗口内将堵塞的血管打通是缺血性中风的标准治疗方法。然而，即使堵塞的血管再通，不可避免的再灌注损伤却会对患者进行二次打击。氧化应激和线粒体损伤是缺血性脑卒中缺血再灌注损伤的主要机制。基于此，苏州大学程亮和苏州大学第一附属医院陈罡等人以清除自由基能力强的氧化铈纳米颗粒为载体，负载dl-3-正丁基苯酞(NBP-CeO2

10.1021/acsnano.2c03422https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03422生物医学与工程微信加微信群方式：添加编辑微信

脑部糖代谢异常与包括脑肿瘤在内的多种脑部疾病有关。然而，如何对脑部葡萄糖的动态变化进行测定仍然具有很大的挑战性。有鉴于此，南方科技大学吴长锋教授开发了一种近红外(NIR)光学传感器，并将其用于敏感地监测体内脑脊液中的葡萄糖的变化。

靶向可控的药物递送是脑胶质瘤治疗的关键。针对这一难题，武汉大学陈效教授、湖北医药学院李童斐副教授和苏州大学赵利副教授等提出了一种由"光控释血小板"介导的药物输送策略并用于脑胶质瘤的光动力治疗。该策略的基本原理是:

中风是全球最常见的致残原因之一。神经干细胞(NSC)疗法可以替代丢失和受损的神经元，是一种潜在的中风治疗方法。由于只有少数NSC会发生神经元分化，因此NSC治疗效果也受到严重的阻碍。神经元特异性的miR-124可促进NSCs向成熟神经元分化，能够结合NSC疗法以治疗缺血性脑卒中。然而，miR-124的不稳定性和内化不良严重也阻碍了其进一步的临床应用。有鉴于此，山东大学刘宏教授、王希玮、仇吉川教授和山东第一医科大学第一附属医院辛涛教授提出了一种创新策略，即通过CaMOF@miR-124纳米系统递送miR-124，该策略可以有效防止核酸酶对miR-124的降解，并促进NSCs对miR-124的内化。

10.1021/acsnano.2c03813https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.2c03813生物医学与工程微信加微信群方式：添加编辑微信

Lee对有机神经电子学研究及其在神经接口和神经修复等方面的应用进行了综述。

过氧亚硝酸盐(ONOO-)在阿尔茨海默病(AD)中起着至关重要的作用。然而，目前研究者对于ONOO-与AD之间的关系尚不明确。为了揭示AD脑内ONOO-的流入情况，湖北大学刘志洪教授、毛志强副教授和高丽大学Jong

纤维肌痛(FM)是普通大众慢性肌肉骨骼疼痛的最常见原因，目前仍缺乏先进的治疗方法和详细的生物信息。作为一种新开发的过渡金属碳化物或碳氮化合物，Mo2C纳米酶可在细胞/动物模型中表现出良好的生物活性，具有广阔的临床应用前景。此外，高含量和高通量的综合代谢组学(包括水代谢组学、脂质组学和解吸电喷雾电离质谱成像)能够在分子水平上对代谢变化进行定性和定量分析。有鉴于此，四川大学龚萌研究员和李涛研究员通过整合代谢组学，以在小鼠模型上研究了Mo2C纳米酶对FM的缓解作用。

10.1021/acsnano.1c08720https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c08720生物医学与工程微信加微信群方式：添加编辑微信

背景介绍：据估计，2020年全球有4300万人失明，另有2.95亿人患有中度至重度视力障碍。2021年美国眼疾的经济负担超过1340亿美元。不可逆失明的主要原因是神经退行性失明，包括由光感受器和相关视网膜色素上皮(RPE)死亡引起的疾病，如老年性黄斑变性(AMD)和最常见的遗传性色素视网膜炎(RP)、神经元视网膜神经节细胞(RGCs)死亡，这种情况被称为青光眼(图1a)。虽然适度减缓神经退行性变的治疗方法已经开发(如维生素d3疗法)，但逆转视力下降仍然是一个难以实现的目标。在过去的十年中，视网膜再生医学的进展使得每种类型的细胞都可以从祖干细胞体外产生。在此，本文进行了如下讨论：1、回顾了将这些技术应用于细胞置换的进展，目的是在退行性疾病中恢复视力。2、讨论了RPE移植的人体临床试验和其他细胞类型的高级临床前研究的前景。3、回顾了利用内源性祖细胞原位修复视网膜变性的进展。4、最后，对义眼视力恢复的进展进行了高水平的概述。细胞替代疗法1、视网膜色素上皮人类的视觉从视网膜开始，由视杆或视锥分子中的11-顺式视网膜醛吸收光子。这使视黄醛异构化为全反式，进而激活G蛋白转导蛋白，最终导致双极中间神经元的突触信号改变。来自多个双极中间神经元的信号通过水平和无长突中间神经元进行整合，以确定直接投射到大脑的约120万个视网膜神经节细胞中的每一个细胞的放电（图1a）。全反式视网膜醛必须重新异构化为11顺式，这一功能主要在邻近视杆和视锥感光细胞外段的视网膜色素上皮（RPE）中进行。视网膜色素上皮的丧失，如萎缩性或干性黄斑变性，会导致光感受器功能障碍，最终退化，导致失明。图1|视觉通路和视觉恢复方法2004年，人们发现RPE样细胞可以从灵长类多能干细胞（PSCs）中分化出来，随后的研究将这些结果推广到人类PSCs

机器人感知能够在摩擦电纳米发生器(TENG)的帮助下实现人类触觉感知方法所无法达到的感知功能。然而，由于固有的环境限制，TENG的可靠性也是目前所亟需解决的一项主要难题。中科院北京纳米能源与系统研究所吴治峄研究员和佐治亚理工学院王中林院士构建了一种结合TENG和深度学习技术的智能触觉传感系统。

引言80%以上的生物学习信息是通过视觉系统接收的；因此，人工视觉系统在人工智能技术领域一直备受关注。目前，模拟一系列人类视觉系统的活动，如辨别、记忆和诱发肌肉活动，仍然是一个挑战。河北大学闫小兵团队将Sb2Se3/CdS纳米棒阵列光电忆阻器、阈值开关忆阻器和机械眼相结合，开发了一种能够识别、记忆和驱动自我保护的高速多功能人工视觉系统。当激活光电忆阻器时，它可以使机械眼活动，模拟眼部肌肉收缩，再现人眼受到强光伤害时闭上眼睛的自我保护反应。人工视觉系统为生物纳米技术提供了一种潜在的技术，特别是在生物传感器系统的人工智能模拟领域。该成果以

目前的外泌体工程方法往往导致会外泌体形态和膜发生损伤，不能满足复杂的疾病治疗需求。有鉴于此，南京师范大学万密密副教授提出了独立模块/级联功能的概念，构建了具有独立人工模块和自然模块的工程型外泌体纳米治疗平台。

所有生命系统都通过复杂的生理反馈回路网络的相互作用来维持体内平衡。用于治疗疾病的工程方法，例如基于心脏起搏器的方法，利用概念上类似的闭环控制方法，实现一个或多个基本生理参数的自主自适应调节，以达到目标设定值，而无需人工干预。

神经系统是生物体能够存活的关键，通过相互缠绕的无数神经元保证生命体具有各种能力，包括感知、识别、调节、学习和决策等能力。为了能够在人工结构中实现优异的效能和功能，人们根据神经体系的操作原理设计了多种多样的人工系统和器件。有鉴于此，台湾长庚大学Jer-Chyi

开发高灵敏度神经递质分析技术对于理解生理和病理过程而言至关重要。中科院化学所于萍研究员和北京师范大学毛兰群教授构建了一种快速扫描电位(FSP)门控有机电化学晶体管(OECT)，其具有一个与FSP极化的可植入碳纤维栅电极，可用于对活大鼠大脑中的多巴胺(DA)进行高灵敏度传感。

抑郁症是最致命的精神疾病之一，目前仍缺乏有效的抑郁症治疗药物。新的研究表明，氧化应激是抑郁症的一个重要病理特征。同济大学郑加麟教授、张兵波研究员和Xiaohuan

阿尔茨海默病(AD)是一种进行性神经退行性疾病，而淀粉样蛋白-β(Aβ)的沉积也被认为是AD的主要病因之一。荧光成像技术是一种很有发展前景的方法，但目前基于荧光成像技术所开发的Aβ金标准探针仍有很多不足之处。因此，开发一种新型荧光探针以检测Aβ斑块也是十分必要的。四川大学余孝其教授和岑小波研究员设计了一系列具有新型喹唑啉酮骨架的红光至近红外荧光探针QNO-Ads，并将其用于检测Aβ斑块。

治疗性肿瘤疫苗（TCV）应能诱导强大的肿瘤特异性T细胞反应。为了实现这一点，TCV结合了T细胞表位和强效的佐剂。在这项研究中，韩国全南国立大学Shee

设计能在内体中解散并释放神经激肽1受体（NK1R）拮抗剂的软聚合物纳米颗粒可暂时性地缓解慢性疼痛。但是这些胶束不稳定，能快速释放药物，可能会限制止痛的持续时间。在这项研究中，澳大利亚蒙纳士大学Michael

周围神经损伤(PNI)是目前公认的最重要的公共卫生问题之一，其会影响全球数百万人。尽管神经组织工程取得了一系列重要的进展，但神经修复仍不能保证实现完全的功能恢复。四川大学林云锋研究员和Sirong

通常降低移植过程疗效的原因有三点：移植前干细胞特性消失，移植过程细胞膜损伤，氧化应激引起的细胞凋亡。有鉴于此，中科院长春应用化学研究所曲晓刚等报道将神经干细胞组装在氢键有机框架化合物（HOF），改善神经干细胞移植过程中的疗效差的问题。本文要点：（1）将多孔碳纳米球（PCN）修饰在HOF的壳中，在细胞外通过多级氢键构建细胞外骨架，通过PCN的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性，缓解氧化应激作用。在NIR-II（近红外二区）光照射条件，通过热响应作用切断HOF的氢键，释放神经干细胞NSC（Neural

“肠道菌群”泛指定植于肠道的宿主微生物。它们虽定植于肠道，却不仅仅调控肠道稳态。研究表明，肠道菌群及其代谢产物，可以通过血液循环、免疫激活、神经调控等，影响远端大脑，进而影响宿主行为、疾病等稳态。这条通过肠道菌群调控大脑的途径，也被称为“肠-脑轴”。如何利用“肠-脑轴”途径，实现对大脑神经系统的精准调控，一直是神经科学领域的研究热点、难点。基于以上问题，天津大学王汉杰课题组在“肠-脑轴”精准调控的研究中取得重要进展，在ACS

在阿尔茨海默病(AD)中，过量处理淀粉样蛋白-β肽(Aβ)所引起的小胶质细胞炎症功能障碍是一个容易被忽视的致病性事件。中国药科大学丁杨教授和周建平教授开发了一种天然高密度脂蛋白(HDL)

具有类似皮肤的机械特性的可穿戴设备能够持续监测人体。然而，迄今为止，可穿戴设备的设计主要集中在记录来自皮肤的表面信号，这些信号只能揭示有限的健康和疾病信息。深层组织信号，例如电生理、代谢、循环、热和机械信号，通常与疾病具有更强的相关性，可以预测症状的发作。近日，加州大学圣地亚哥分校Sheng

肿瘤微环境是一个复杂的环境，其中的神经元则是一种重要的非肿瘤类型细胞。从癌症神经科学的角度来看，肿瘤和神经元之间的相互作用有利于两者的快速生长，使癌症-神经相互作用成为一个“互惠互利”的过程。因此，癌症-神经相互作用也有望作为治疗癌症和癌症相关症状的新靶点。有鉴于此，复旦大学步文博教授和刘艳颜研究员提出了一种阻断神经-癌症相互作用的策略，并将其用于治疗转移性骨癌疼痛。

2105586.https://doi.org/10.1002/advs.202105586生物医学与工程微信群加微信群方式：添加编辑微信

缺血-再灌注（I/R）损伤来自ONOO-的次级自由基。由于它们的高反应性，直接清除自由基很困难。ONOO–比生物环境中的激进分子寿命更长。清除ONOO–可以预防性地抑制自由基生成。CO在缺血期间具有神经保护作用。有鉴于此，华东理工大学的杨有军、Xuhong

能够在早期精确检测动脉粥样硬化（AS）并在动物水平快速评估抗AS药物的荧光探针特别有价值。于此，南开大学丁丹、王婷等人通过调节罗丹宁的取代基，引入了一种高亮度聚集诱导发光（AIE）纳米探针，用于以精确、灵敏和快速的方式早期检测动脉粥样硬化斑块和筛选抗AS药物。

人类疟疾是一种全球性的致命传染病。数据表明，由恶性疟原虫引起的脑疟疾(CM)占疟疾死亡率的90%。由于治疗方案不足和耐药性的存在，因此如何治疗CM也已成为一项极具挑战性的任务。鉴于此，深圳大学董海峰教授和湖北医药学院李健教授构建了一种抗疟药物双氢青蒿素的纳米颗粒，并利用脑微血管内皮细胞(BMECs)仿生膜对其进行包裹，随后在实验性脑疟疾(ECM)小鼠模型上对其治疗效果进行了评估。

免疫检查点阻断(ICB)治疗在治疗多种肿瘤方面表现出广阔的应用前景。然而，利用抗体进行ICB治疗以对抗脑胶质瘤往往效果不佳，其部分原因是血脑屏障(BBB)的存在会阻碍包括大多数蛋白质在内的治疗药物进入中枢神经系统(CNS)。鉴于到血脑屏障表面广泛存在的烟碱乙酰胆碱受体(nAChRs)和胆碱转运体(ChTs)，苏州大学刘庄教授、陈倩教授和汪健教授通过自由基聚合以将胆碱类似物2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱(MPC)制备成能够穿越血脑屏障的共聚物，然后通过对pH敏感的连接器以将其与抗程序性死亡配体1(antiPD-L1)相偶联。

缺血性卒中是造成认知神经功能障碍的重要原因之一，其产生的主要原因是大量的神经元凋亡。然而，由于生物毒性大、副作用严重和疗效不佳，目前许多的神经保护剂都不够理想。研究表明，四面体骨架核酸(tFNAs)具有优良的生物相容性和多种生物功能。有鉴于此，四川大学林云锋研究员对于tFNA在缺血性中风中的神经元保护性能进行了研究。

设计能够清除脑缺血卒中再灌注过程中产生的自由基并减轻神经损伤的抗氧化药物是治疗缺血性卒中的主要策略之一。暨南大学附属第一医院徐安定教授和陈填烽教授合成了一种仿生型Mn3O4纳米酶(HSA-Mn3O4)，并将其用于抑制缺血卒中再灌注诱导的神经系统损伤。

正常中枢神经系统的递送障碍对大脑的药物输送挑战通常归因于复杂且高度管制的障碍，这些障碍阻止药物从进入身体的点到达大脑中的靶点部位。特别是，血液和大脑之间的两个屏障位点通常被考虑用于药物递送：血脑屏障

中风是全球第二大死亡和残疾原因。目前的治疗方法，例如药物溶栓或机械取栓术，可以重新打开闭塞的动脉，但不能防止再灌注前发生的缺血引起的损伤或缺血/再灌注引起的神经元损伤。已经表明，破坏乙二醛向乙醇酸

在阿尔茨海默病（AD）的进展过程中，会出现淀粉样β（Aβ）肽的大脑积累（由于生物合成和清除之间的平衡被打破）。Aβ肽具有不同的翻译后修饰（PTM），可以不同程度地调节Aβ聚集成纤维，但了解PTM在这些过程中的机制作用仍然是一个挑战。有鉴于此，北京大学的董甦伟、中国科学院有机化学研究所的刘聪等研究人员，发现O-糖基化诱导淀粉样蛋白-β形成易被降解的新型纤维多态。

研究表明，有些纳米粒子可以穿过血脑屏障以选择性地靶向胶质母细胞瘤。然而，对纳米颗粒进入胶质母细胞瘤细胞的过程进行直接观察以及在系统给药后研究它们在细胞内的命运仍然是亟待解决的研究挑战。鉴于此，新加坡国立大学刘小钢教授、Derrick

胶质母细胞瘤(GBM)是最常见和具有侵袭性的原发性脑肿瘤之一。手术后化疗和放疗是目前GBM患者的标准治疗策略。然而，手术几乎不可能完全切除肿瘤，这也是GBM治疗所面临的主要挑战。鉴于此，中科院上海微系统与信息技术研究所陶虎研究员和秦楠副研究员开发了一种异质丝素微针(SMN)贴片，该贴片可以绕过血脑屏障以直接将多种药物递送到肿瘤部位，从而实现药物的联合治疗。

Heidari对用于神经调节的纳米技术相关研究进行了综述。