MicroFab Inkjet噴墨打印技術在助力無損抗炎新突破中的應用
復旦大學微電子學院周鵬教授團隊與上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院劉珅團隊合作，在《Nature Communications》發表最新研究成果，基于MicroFab Jetlab 4噴墨打印系統進行柔性電極的制備，提出了一種基于二維半導體MoS2浮柵存儲器叉指電路（FGM IDC）的神經形態電刺激策略（2D ES），通過刺激交感神經抑制肌腱損傷后的炎癥反應。柔性電極包裹在支配肌腱段的交感神經鏈上，實現了低電流（0.175 mA）、高生物相容性的抗炎治療，提供了一種低神經損傷的神經形態仿生刺激方案，為高效炎癥抑制和減少并發癥帶來新啟示。
關鍵詞：噴墨打印技術、神經形態電刺激、炎癥抑制、柔性電極
亮點
▶ 技術優勢：通過Jetlab 4噴墨打印系統制備的柔性電極能夠模擬神經元電信號，釋放亞閾值脈沖，選擇性抑制促炎因子（如TNF-α、IL-6）的釋放，而無需穿透組織，顯著降低感染風險
▶ 低損傷高效抑制：相比傳統電刺激方法，該技術顯著降低組織損傷風險，同時提高炎癥抑制效率，為慢性炎癥治療提供新策略
▶ 機制創新：通過神經形態電刺激（2D ES）模擬生物神經信號傳導，精準調控交感神經活動，有效抑制肌腱損傷后的炎癥反應，減少并發癥，同時采用MoS₂浮柵存儲器叉指電路（FGM IDC），利用二維材料的原子級厚度和優異電學特性，實現低功耗、高靈敏度的神經電刺激，避免傳統金屬電極的神經損傷問題
▲圖左：神經形態仿生電刺激實現高效低損傷炎癥抑制作用示意圖；圖右：基于單層MoS2 FGM IDC的神經形態刺激器
應用利用Microfab Jetlab 4噴墨打印系統制備的柔性電極與MoS₂浮柵存儲器實現了對交感神經鏈的神經元形態學ES抑制肌腱損傷炎癥反應的功能。浮柵存儲器具有優異的器件性能和仿生可編程性，模擬了生物突觸漸進可調的長時程可塑性，并發射仿生刺激尖峰，刺激神經的同時減少神經元損傷。受益于本征仿生尖峰，神經形態電刺激能夠以低于商業刺激儀近50%的幅值使炎癥細胞因子IL-6降低73.5%。同時進一步驗證了交感神經刺激下炎癥細胞因子的減少是通過髓系細胞(單核/巨噬細胞和粒細胞)上的β2腎上腺素能受體(ADRB2)調控實現。通過微創手術植入具有集成FGM電路和電極的無線供電柔性芯片，以及無創性經皮刺激將是仿生神經電刺激解決方案走向臨床實際應用的可能方向。
參考文獻：
[1] Bao R, Wang S, Liu X, et al. Neuromorphic electro-stimulation based on atomically thin semiconductor for damage-free inflammation inhibition. Nature Communications. 2024;15:1327.
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