作者：姜文婷    核稿：陈国梁

近日，我院杨清湖副教授和香港科技大学唐本忠院士团队合作，成功设计开发了同时具有光刺激和热刺激双向调控神经元的材料，利用高穿透远红外光，控制光和热交替，实现对神经元活动的精确调控。该成果以 “Dual behavior regulation: tether-free deep-brain stimulation by photothermal and upconversion hybrid nanoparticles”为题发表在国际顶级期刊ADVANCED MATERIALS（中科院一区TOP，IF=32.086）上。杨清湖老师为共同第一作者和通讯作者。22级硕士研究生袁兆月为第二作者，生科院白占涛、姜鸣、杨亮老师，21级硕士研究生王玉参与了此工作，我校为第二通讯和完成单位。

光遗传学是一种整合基因技术、光学技术、神经电生理技术等多学科应用技术，可精确控制神经元、神经回路和细胞信号通路，广泛应用于脑科学研究。然而，传统光遗传学在临床应用上存在诸多限制。针对这些限制，近年来研究者们一直寻找和尝试开发新颖的光学系统和光学材料。该工作开发了上转换纳米材料（PT-UCNP-B/G），实现了非侵入式深层脑神经活动性调控，不仅通过光调控神经元活动，还将热作为另一个可控的工具来操纵神经元活动。通过近红外光980 nm照射产生光效应可激活光遗传学通道蛋白ChR2，实现激活神经元活动性；红外光808 nm照射产生热刺激，实现神经活动性的抑制效应。此外，这种激活和抑制效应又可以双向调控小鼠的摄食行为，即980 nm下的光效应降低小鼠的摄食行为，而808 nm照射下的热效应促进小鼠的摄食行为。该材料不仅为光遗传学材料设计提供了新的可能，而且这种非侵入性控制在未来神经系统相关疾病临床治疗中具有广阔的应用前景。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202210018