Os sinais elétricos, que prevalecem em todo o sistema nervoso, são essenciais para transmitir informações, modular a atividade neural e controlar os processos fisiológicos (1). Nas últimas duas décadas, várias formas de estimulação elétrica, como estimulação cerebral profunda (DBS) (2), estimulação elétrica transcraniana (3) e neuromodulação elétrica transcutânea (4), emergiram como abordagens eficazes para a neuromodulação e a promoção da regeneração nervosa. Na pesquisa clínica ou pré -clínica, eles foram aplicados para facilitar o reparo do sistema nervoso central (SNC) (5), (6) e mostraram a capacidade de induzir a neurogênese do hipocampo adulto em ratos (7) e facilitar a função motora humana após lesões no SNC (8). No entanto, a estimulação elétrica direta invasiva tradicional, que requer eletrodos implantados conectados aos fios, aumenta o risco de infecção e inflamação. Além disso, os eletrodos implantados são geralmente pouco compatíveis com tecidos neurais moles, portanto, são necessárias cirurgias de remoção adicionais (9). Por outro lado, métodos não invasivos, como estimulação elétrica transcraniana e transcutânea, enfrentam os problemas de precisão baixa e a disseminação da corrente elétrica para os tecidos circundantes, resultando em possíveis efeitos colaterais (10), (11). Há uma grande demanda para desenvolver estratégias de neuromodulação sem fio com maior precisão e menos invasividade para a estimulação cerebral.
As nanopartículas magnetoelétricas da concha foram construídas para injeção no cérebro profundo dos camundongos para mediar a estimulação native da ME, modulando assim o comportamento do camundongo (19), (20), (21). Esses trabalhos pioneiros demonstram o potencial dos ME NPs para estimulação cerebral sem fio, que também podem ser aplicados na medicina neurorregenerativa. No entanto, considerando a eficácia e a segurança da estimulação cerebral, é necessário desenvolver conversão magnetoelétrica altamente eficiente, otimizando os materiais para recapitular os efeitos da estimulação cerebral clínica em campos magnéticos fracos. Tanto alcançar o desempenho da conversão de ME de alta eficiência quanto garantir a entrega e a retenção confiáveis das nanopartículas de mim nos locais de estimulação são altamente importantes.No tratamento de lesões nervosas, é impraticável aplicar apenas ME NPs quanto à estimulação neural devido à sua baixa retenção nos locais de lesão e à exigência de microambientes regenerativos. É sabido que os tecidos nervosos têm um módulo baixo nativo, portanto, uma matriz biomimética com propriedades mecânicas que correspondem às dos tecidos nervosos é altamente desejável para a regeneração e a retenção de NP. Portanto, um hidrogel suave é very best para fornecer um microambiente biomimético e servir como um recipiente para ME NPS. Para esse fim, os pesquisadores estabeleceram muitos hidrogéis bioativos para estabelecer plataformas de estimulação elétrica ambos in vitro e in vivo. Por exemplo, FE magnetoelétrico3O4@Batio3 Os NPs foram combinados com o ácido hialurônico bioativo e hidrogéis híbridos de colágeno para criar uma plataforma para in vivo Estimulação de ME, mostrando efeitos promissores no tratamento da lesão na medula espinhal de ratos (22). Portanto, um hidrogel bioativo que combina bioatividade e propriedades mecânicas adequadas ajudam a alcançar uma estimulação eficaz da ME para o reparo de tecidos nervosos após lesão.
A estrutura da concha com um núcleo magnetostrictivo e uma concha piezoelétrica aumenta efetivamente a área de acoplamento, maximizando assim o desempenho do ME (26). Mesmo assim, otimizar o efeito magnetoelétrico dos ME, os NPs ainda enfrentam grandes demandas e desafios. A construção de heterojunções nas superfícies semicondutores cria descontinuidades de banda e campos elétricos embutidos que aumentam a separação do elétronPares de orifícios (27), que também podem ser usados para melhorar a separação da transportadora de carga gerada por nanopartículas de ME. Junções Schottky, um tipo de semicondutorA interface metálica que forma uma barreira retificadora tem sido amplamente utilizada para aumentar a eficiência piezocatalítica ou fotocatalítica e construir nanossensores altamente sensíveis e de resposta rápida devido à sua capacidade de promover o elétronSeparação do par de orifícios e transferência de elétrons (28), (29). Os metais nobres com altos funções de trabalho podem servir como receptores para elétrons gerados a partir de semicondutores conectados (30), e o campo elétrico estabelecido na interface pode inibir o retrofluxo dos elétrons (31), garantindo a migração de carga monodirecional dos semicondutores para os metais (32). Além disso, a excelente condutividade elétrica dos metais nobres também contribui para a produção de elétrons (33). No entanto, uma barreira schottky alta dificulta o fluxo contínuo de elétrons de alta energia do semicondutor ao steel (30). Para resolver esse problema, o efeito piezoelétrico foi aplicado para modular a altura da barreira schottky, onde cargas piezoelétricas residuais auxiliam na redução da barreira, aumentando assim o elétronSeparação de orifícios enquanto reduz o desperdício de elétrons gerados (34), (35). Inspirado por isso, especulamos que a introdução de Au na superfície do núcleoAs nanopartículas de shell CFO@BTO podem aumentar bastante sua eficiência de ME, facilitando a separação de cargas.Nanopartículas de concha construídas a partir de cofE magnetostrictivo2O4 e Batio piezoelétrico3 (CFO@BTO, CBTO) para formar junções Schottky, melhorando assim o desempenho e facilitando a separação e a transferência de elétrons. Os ME NPs reforçados com heterojunção (NPs CBTO-Au) são incorporados a um ácido hialurônico biomimético e hidrogel de colágeno para fornecer um microambiente para regeneração neural e obter retenção a longo prazo dos NPs nos locais lesionados. Posteriormente, o potencial de aplicação do ME NPS reforçado com heterojunção na regeneração neural foi investigado através de um modelo animal de lesão cerebral traumática (TCE). Este trabalho é de grande importância para o projeto de materiais magnetoelétricos mais eficientes, bem como o tratamento de lesões nervosas.