ACS Nano：王荃/解柔刚报道基于上转换纳米材料的无线光遗传疼痛调控策略

慢性疼痛影响全球数亿人口，与背根神经节（DRG）神经元异常兴奋密切相关。传统光遗传技术因光穿透深度有限和光纤植入创伤，限制了其在DRG疼痛调控中的应用。本研究由中国科学院西安光学精密机械研究所与空军军医大学合作，在《ACS Nano》发表。研究目的在于构建基于上转换纳米颗粒（UCNPs）的无线光遗传系统，利用近红外光（980 nm）激发UCNPs产生蓝光，精准调控DRG神经元活动。结果显示，UCNPs具有良好的生物相容性，能通过PEG修饰安全植入体内。电生理实验证实，蓝光可激活兴奋性光敏蛋白ChR2诱导神经元产生光电流，或激活抑制性光敏蛋白SwiChRca显著抑制异常放电，且过程可逆。在体行为学实验中，在炎症性疼痛模型小鼠中，通过表达SwiChRca并注射UCNPs，近红外光照射能显著提高机械痛和热痛阈值，实现镇痛效果。结论：该研究首次系统验证了“UCNPs+SwiChRca”无线近红外光遗传策略在DRG疼痛调控中的可行性，突破了光纤植入依赖，为慢性疼痛的精准、微创治疗提供了新路径，并有望推动深部神经调控及脑机接口等领域发展。