锂电池材料助力精准神经调控。 当锂电池材料遇上神经调控，会发生什么？答案可能比想象中更直接：一种原本用于储能的经典电池材料，如今被重新赋予了生物调控功能。近日，美国芝加哥大学田博之教授与刘翀教授团队合作提出了一种基于锂电池材料的生物电子调控策略，直接利用锂离子电池正极材料磷酸铁锂（LiFePO4）作为生物电子界面，在生理环境中按需释放锂离子，从而实现对神经活动的局部抑制。2026年3月27日，相关成果以MOBILE平台为核心，以Mineral-originated bioelectronics for inhibition via lithium electrochemistry为题，在线发表于Nature Materials期刊。博士生成哲为论文第一作者及共同通讯作者。
神经调控技术在疼痛治疗和神经疾病干预等方向具有重要潜力，但如何实现更精准、更局部、更可控的调节，始终是这一领域的关键挑战。传统电刺激方法虽然应用广泛，但往往依赖非特异性的电化学过程，难以直接实现对特定生物活性离子的精确控制。另一方面，一些已知具有神经调节作用的离子或分子，若通过常规给药方式使用，又常常面临全身扩散、局部浓度难以建立以及副作用风险较高等问题。
在多种可能参与神经调控的离子中，锂离子具有特殊意义。长期以来，锂盐已被用于临床，并被认为能够通过多种细胞内通路影响神经系统活动。不过，传统锂盐治疗通常依赖全身递送，难以在目标组织实现高效、局部、可控的作用。基于这一认识，该工作并未将锂简单视为一种化学成分，而是希望借助成熟电池材料中储锂—释锂的可控过程，在器件与组织界面建立一种局部、精准、可编程的锂离子递送方式。
围绕这一目标，文章首先建立了从研究概念、材料选择到应用定位的整体框架，并最终将核心材料聚焦到磷酸铁锂。随后，研究系统考察了LiFePO4在复杂生物液体中的电化学行为、离子释放特性、生物相容性和储锂稳定性。结果表明，LiFePO4相比传统电极材料更适合在生理环境中工作：它能够在较低电位下实现脱锂，从而降低副反应风险；同时，其电荷输入能够较高效地转化为锂离子输出，表现出良好的界面稳定性和生物适用性，为后续器件构建和神经调控实验奠定了材料基础。
在证明LiFePO4具备合适的材料属性后，研究重点进一步转向器件构建。由于磷酸铁锂本质上是颗粒型正极材料，要将其真正加工成可贴附、可图案化、可植入的柔性器件并不容易。为此，团队发展了正极材料的直接光图案化方法，使LiFePO4颗粒能够被稳定集成到柔性基底上，形成适用于生物界面的薄膜电极。这一步完成了从材料可行到器件可用的跨越，也使原本更常见于储能器件中的无机颗粒材料，真正进入了柔性生物电子器件的语境。
在器件建立之后，文章进一步验证了这一平台在细胞尺度和神经调控层面的功能输出。结果显示，LiFePO4电极释放的锂离子不仅是局部的、可控的，而且能够被细胞有效感知并转化为具体的生物学效应。进一步地，在外周神经和中枢神经相关模型中，这一柔性器件均表现出明确的神经抑制能力。与传统锂盐处理方式相比，这种策略的关键优势在于：它并不依赖全身性给药，而是在目标组织界面形成局部高浓度锂离子环境，从而实现持续且空间受限的神经抑制，并有望降低系统性副作用风险。
图1：磷酸铁锂调控神经活动的概念。
图2：磷酸铁锂在生物溶液环境中的电化学验证。
图3：磷酸铁锂可拉伸生物器件的微加工。
图4：细胞层面的生物调控作用。
图5：磷酸铁锂薄膜器件的离体以及在体神经调控。
总体来看，这项研究展示了电池材料在生物电子学中的一种全新可能：它们不仅可以储存和释放能量，也可以通过可控的离子输出直接参与生物调节过程。通过将磷酸铁锂这一经典锂电材料引入神经界面，文章建立了从材料、电化学到器件和功能验证的一整套研究框架，也打开了电池材料用于生物调控的新视角。随着相关材料体系和器件技术的进一步发展，这一思路未来有望拓展到更多离子体系和更多生物医学场景，为下一代生物电子器件提供新的设计路径。（来源：科学网）
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41563-026-02526-5
作者：田博之等 来源：《自然-材料》
