Nat Commun | 植入式力-电级联平台实现神经-肌肉同步修复

周围神经损伤后，轴突再生缓慢，而失神经支配的靶肌肉会发生时间敏感性的不可逆萎缩，两者共同导致运动功能恢复不佳。现有再生策略多聚焦于轴突再生与施万细胞激活，却在很大程度上忽视了失神经后肌肉快速萎缩这一关键环节：一旦发生纤维化或脂肪变性，即便神经成功再生，运动功能也难以完全恢复。电刺激虽能促进神经再生，但传统植入式电极存在组织纤维化、电荷积聚和信号衰减等问题，无创刺激又缺乏深度与特异性。如何将机械与电刺激整合为一体、同时实现神经再生与肌肉保护，是周围神经修复领域悬而未决的难题。

2026年5月30日，复旦大学附属口腔医院曹文涛、陈峰团队与同济大学附属第十人民医院刘俊建团队、上海市第六人民医院钱运团队合作，在Nature Communications期刊在线发表题为"An implantable mechano-electro cascade platform synchronizes neuro-muscle repair"的研究论文。该研究报道了一种长期植入式、自供电的力驱动-电适配生物电子植入系统（MEBIS），通过协同的机械-电刺激实现神经-肌肉的一体化再生。

研究首先阐述了MEBIS的整体设计。该系统由三部分构成：一个可编程的机器人致动器，对失神经肌肉施加可量化的机械按摩；一个MXene增强的摩擦-压电混合纳米发电机，将机械运动高效转化为电能；以及一个导电神经导管，将电信号精准递送至损伤神经部位。机械按摩一方面改善局部血流灌注、延缓肌肉萎缩，同时使纳米发电机形变产生稳定的电信号，经导电神经导管刺激受损神经，从而在力学与电学两个维度同步作用于肌肉与神经。这一设计克服了传统刺激器作用深度有限、输出不稳定的局限，以无电池、自供电的方式构建起闭环的力-电级联。

随后，研究揭示了MEBIS促进再生的分子机制。电信号刺激受损神经后，诱导施万细胞内钙离子浓度升高，激活钙离子依赖的信号通路，进而活化下游HIF-1α/AMPK通路，加速施万细胞活性、血管新生与轴突再生。由此形成的"力-电-生化"级联将肌肉保护与神经再生耦合为一个闭环，实现二者的同步推进。

值得注意的是，研究在大鼠和巴马小型猪两种模型中对MEBIS进行了系统验证。结果显示，MEBIS在功能恢复、电生理指标和组织形态学测量上均带来较为显著的改善，且未观察到生物相容性方面的问题。在大动物模型中的一致表现，提示该平台具备向临床转化的潜力。

综上所述，此研究建立了一种可规模化的、反馈可控的植入式力-电级联平台，通过机械按摩与自供能电刺激的协同，将肌肉保存与神经再生整合为同步闭环，为周围神经损伤后的精准修复与康复提供了新的范式，也为再生医学中机电一体化生物电子器件的设计提供了参考。