本文是专业学术论文解读，，，，，，不做医疗建议。。。。

全球约 20% 的成年人受到慢性疼痛的困扰，，，，，，一连一直的疼痛大幅降低患者的生涯质量，，，，，，严重时甚至致残。。。。关于药物难以控制的顽固性疼痛，，，，，，将电极植入体内，，，，，，通过电信号调控神经活动是一种有用的非药物干预手段。。。。

目今，，，，，，精准的深部刺激装备体积较大，，，，，，需要借助有创手术植入；
；；；；；体外或微创方案又往往酿成“隔靴搔痒”，，，，，，效果不敷理想。。。。

为解决这一难题，，，，，，6 月 12 日，，，，，，纽约大学阿布扎比分校（NYU Abu Dhabi）联合阿布扎比克利夫兰医学中心（Cleveland Clinic Abu Dhabi）在《科学希望》（Science Advances）发文，，，，，，提出一种新的解决方案：一款名为 SEED 的可注射无线神经刺激器。。。。在大鼠实验中，，，，，，该装置通过体外无线调理，，，，，，实现了对坐骨神经的精准刺激。。。。

图 | SEED 示意图（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

外周神经刺激装备的两难逆境

慢性疼痛（一连或重复爆发凌驾 3 个月的疼痛）是全球高发康健问题，，，，，，常见类型包括慢性腰背痛、慢性颈痛、慢性头痛、坐骨神经痛以及癌症相关疼痛。。。。

按病理机制，，，，，，慢性疼痛主要分三类，，，，，，第一类是组织保存现实损伤或炎症，，，，，，从而激活外周神经末梢的痛觉感受器爆发的疼痛；
；；；；；第二类是神经病理性疼痛，，，，，，源于神经系统自己的损伤或功效异常。。。。第三类是危险可塑性疼痛，，，，，，由于缺乏明确组织损伤与神经系统病变，，，，，，现在以为其原因可能在于中枢敏化：脊髓和大脑中的疼痛处理回路太过兴奋。。。。

外周神经刺激（PNS）器可在受损神经通路上施加准确电脉冲，，，，，，以此滋扰异常疼痛信号传导，，，，，，调理运动通路活动。。。。这类手艺适用于有明确外周神经通路加入的疼痛，，，，，，包括神经病理性疼痛和部分由特定神经支配的危险感受性疼痛，，，，，，可被用于慢性疼痛治理、运动功效恢复以及系统性心理调控等领域。。。。

临床上应用的外周神经刺激器主要有两类。。。。第一类是体外经皮电刺激（TENS）。。。。这类装备无创、便携，，，，，，但电流从体表进入后，，，，，，必需穿过皮肤、脂肪等组织，，，，，，信号强度大幅衰减。。。。若通过强电流刺激深部神经，，，，，，则会引起难以耐受的肌肉缩短和皮肤刺痛。。。。

第二类是全植入式神经刺激器。。。。这类装备能提供精准的深部刺激，，，，，，但需要借助侵入性的外科手段。。。。手术通常在全麻状态下举行，，，，，，在目的神经周围放置导线电极，，，，，，并在体内另一位置植入脉冲爆发器和电池包。。。。以脊髓电刺激器装备为例，，，，，，导线移位、化脓血肿等相关并发症爆发率总体约为 30%~40%，，，，，，一旦装备故障或电池耗尽，，，，，，患者就必需再次接受手术。。。。

SEED：一个极简架构的无源可注射刺激器

无创手段难以抵达深部神经，，，，，，有创手段的价钱太高。。。。为破解这一“程序侵入性与刺激精准度之间的根天性权衡”，，，，，，纽约大学阿布扎比分校生物工程助理教授哈利勒·拉马迪（Khalil Ramadi）向导团队，，，，，，开发出了 SEED（Stimulating Electrode for Electroceutical Delivery，，，，，，直译为“用于电子药物递送的刺激电极”）系统。。。。

SEED 是一个直径为 1.4 毫米，，，，，，长度约 9 毫米的圆柱体装置，，，，，，整体尺寸与用于宠物识别的 RFID 微芯片相近，，，，，，可装入标准 14 号皮下注射针头的管腔，，，，，，经皮注射至靶神经周围，，，，，，无需切开皮肤。。。。

图 | 尺寸及结构设计（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

整个装置不含电池和有源集成电路，，，，，，内部由三个基本组件组成：一个纠葛在高磁导率铁氧体芯上的螺线管吸收线圈，，，，，，用于从体外的无线发射器捕获磁场能量；
；；；；；一个调谐电容，，，，，，与吸收线圈形成并联谐振回路，，，，，，最大化磁通量耦合效率；
；；；；；以及一个红色微型发光二极管（μLED），，，，，，既作为装置激活状态的视觉指示器，，，，，，也在电路中肩负整流功效，，，，，，将吸收到的交流信号转化为可用于神经刺激的电流。。。。

SEED 的神经接触界面由两根铂铱（Pt-Ir）电极丝以双螺旋形纠葛在装置外貌。。。。装置外壳由微立体光刻 3D 打印制成，，，，，，外貌设有指导电极纠葛的微沟槽。。。。

所有信号天生和调控功效均在体外举行，，，，，，体内装置无需加入任何自动盘算或存储：体外发射器爆发 65 kHz 的正弦载波信号，，，，，，通过低频幅度调制（AM）将刺激波形编码至信号中。。。。SEED 被动吸收并整流这一信号，，，，，，在电极处天生刺激电流，，，，，，刺激的频率、脉冲宽度和幅度由体外信号实时决议。。。。

功效性验证

针头注射后，，，，，，装置的朝向和旋转角度随机且无法二次调解。。。。因此，，，，，，若是电极的刺激电场具有强偏向性，，，，，，一旦装置旋转到“背对”神经的位置，，，，，，刺激效果就会大幅下降甚至失效。。。。

为解决这一问题，，，，，，研究团队举行了一项电极几何优化研究。。。。他们在一个基于真实女性前臂剖解结构的盘算模子中，，，，，，模拟了五种差别电极形态的电场漫衍。。。。

图 | 五种构型的仿真实验（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

仿真效果显示，，，，，，双螺旋构型沿神经轴向的纵向电场强度显著优于其他四种构型，，，，，，原因在于，，，，，，双螺旋结构的电极沿装置全外貌三维漫衍，，，，，，无论 SEED 以何种角度落位，，，，，，其朝向神经的一侧始终有电极保存。。。。别的，，，，，，双螺旋构型在径向（即朝向周围非靶组织的偏向）的电场衰减速率更快，，，，，，可在维持有用刺激强度的同时，，，，，，差池周围组织爆发过多损伤。。。。

植入后的 SEED 会随呼吸、肌肉缩短和枢纽运动爆发细小的位移和倾斜，，，，，，因此，，，，，，容错性对可注射装置的现实使用至关主要。。。。体外发射器的低频电磁场为 SEED 一连供能，，，，，，与射频或超声方案相比，，，，，，该方案对发射端与吸收端的角度误差和位置偏移有更高容忍度。。。。

台架和离体测试确认了 SEED 的电学参数可由体外信号自力编程，，，，，，且在生物组织情形中坚持稳固。。。。

在琼脂糖凝胶仿组织和鸡腿组织模子中，，，，，，SEED 通过 14 号弯曲针头无阻力完成重复注射和释放。。。。医生可在注射中通过超声和μCT 实时追踪针头和装置的位置。。。。别的，，，，，，装置在琼脂糖仿组织中一连事情了 60 天，，，，，，封装完整性和电学一连性均未泛起退化。。。。

大鼠活体实验是最要害的功效验证。。。。研究职员使用注射器将 SEED 经皮注射到麻醉大鼠的后肢靠近坐骨神经的区域。。。。注射完成后，，，，，，体外发射器开启，，，，，，SEED 内置的 μLED 透过大鼠皮肤闪灼红光。。。。

随后举行的功效性神经调控测试中，，，，，，研究职员将调制频率划分设定为 1 Hz 和 2 Hz，，，，，，肢体随即爆发与刺激频率准确同步的抽动反映，，，，，，高速摄像机纪录显示，，，，，，腿部运动的位移轨迹与刺激波形严酷对齐。。。。在体外将发射功率调低时，，，，，，抽动频率稳固，，，，，，位移幅度响应减小，，，，，，证实了体外调理刺激强度的可行性。。。。

图 | 大鼠实验（泉源：Doi: 10.1126/sciadv.aeg1437）

落地之前，，，，，，SEED 还要过几重难关

近年来，，，，，，已有一些小型化无线神经刺激装备的实验取得希望。。。。在已获美国食物药品监视治理局（FDA）批准的临床产品中，，，，，，Neuspera 神经刺激系统使用直径 2.33 毫米的刺激器胶囊，，，，，，总植入长度为 5.1 厘米；
；；；；；StimRouter 系统的植入导线直径 1.2 毫米，，，，，，长度约 15 厘米，，，，，，尺寸依然偏大。。。。

在学界，，，，，，加州大学伯克利分
？？？？⒌ StimDust 是体积最小的同类装置之一，，，，，，体积仅约 1.7~6.5mm?，，，，，，超声供电方案的能量转化高达 82%，，，，，，但对发射端与植入物之间的对齐精度要求较高。。。。

与这些装备差别，，，，，，SEED 仅需经皮注射，，，，，，所有调控环节在都体外完成，，，，，，65 kHz 的低频电感耦合方案对植入精度要求较低。。。。未来，，，，，，若是多个 SEED 由统一体外发射器驱动，，，，，，就有可能在差别神经靶点安排多个刺激节点，，，，，，形身漫衍式的神经调控网络。。。。

然而，，，，，，效率是这一方案的短板。。。。研究显示，，，，，，SEED 无线链路在多个事情点下的功率传输效率仅为 3.7%~5.2%，，，，，，这对可衣着化产品形态的电池续航和散热提出了较高要求。。。。

别的，，，，，，电荷平衡问题是 SEED 系统的要害清静限制。。。。μLED 的二极管特征，，，，，，使电极处的波形近似于半波整流后的正弦信号，，，，，，电荷只流入，，，，，，不流出。。。。

电流通过金属电极单向进入生物组织时，，，，，，电极外貌会爆发电化学反映。。。。这种反映在急性短期实验中不显着，，，，，，但在恒久或慢性治疗中，，，，，，若是电荷不接纳，，，，，，反映就会一连累积，，，，，，损伤电极和周围组织。。。。研究者体现，，，，，，未来可引入被动电荷平衡网络或优化电极工程设计解决这一问题。。。。

作为 SEED 的基础理论泉源，，，，，，生物电子医学的焦点理念是用精准递送的电信号，，，，，，替换或辅助古板药物治疗。。。。慢性疼痛的高发病率、生齿老龄化和镌汰阿片类药物依赖的需求，，，，，，配合推动生物电子疗法的市场规模一直扩张，，，，，，这为新手艺的生长留足了空间。。。。

SEED 若想在其中分一杯羹，，，，，，必需先解决电荷平衡、恒久生物相容性、可衣着发射器小型化等焦点工程问题，，，，，，再通过疗效与清静性验证、人体临床试验和羁系审批等层层磨练。。。。

参考内容：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg1437

本文是专业学术论文解读，，，，，，不做医疗建议。。。。

运营/排版：何晨龙

注：封面/首图由 AI 辅助天生