一种可完全降解的摩擦电迷走神经刺激器：用于缓解不同阶段的心脏重构与心力衰竭

可溶解心脏装置为何重要

心力衰竭是一种常见且致命的疾病，影响数千万人，常导致多年疲劳、气短和反复住院。临床已知对一条称为迷走神经的重要神经进行温和刺激能对衰弱的心脏产生帮助，但现有植入物体积庞大、依赖电池，且需通过手术移除或更换。本研究介绍了一种微小、柔性的刺激器，它可从身体运动中自发供电，并在治疗结束后在体内安全溶解，从而为短期、个性化治疗打开了无需额外手术的可能性。

一种更温和的接入体内“电路”的方式

迷走神经从大脑延伸到多种器官，参与平衡体内的应激与放松系统。在心力衰竭时，这种平衡倾向于持续的“战斗或逃跑”激活，进而加重对心脏的损害。低强度迷走神经刺激（LL-VNS）传递的信号强度不足以减慢心率或扰乱心律，但足以恢复部分平衡并减少有害炎症。早期使用标准电池供电刺激器的临床试验表明，LL-VNS可改善症状与生活质量，然而这些硬件也带来了问题：电池寿命有限、需要更换手术，以及体内长期存在异物。

一种自供能、可消失的装置

为了解决这些问题，研究人员构建了一种完全可生物降解的摩擦电纳发电机（BTENG），它能将温和的机械运动转化为电能。该装置由多层常见的可降解聚合物和薄金属膜构成，并封装在一层保护涂层内。当这些层在微小运动驱动下接触与分离时，电荷累积并被引导到环绕迷走神经的袖套上。在实验室测试中，BTENG 稳定地产生约 9 伏的电压和约 4 微安的电流，足以达到在小鼠中建立的安全刺激水平。其输出在数千个循环以及至少四周的类体液环境中保持稳定。治疗结束后，一次短促的医疗超声可使外层涂层开裂并加速器件分解，将其转化为机体可逐步清除的无害碎片。

保护并修复衰弱的心脏

研究团队在一种由长期心脏压负荷引起的鼠类心力衰竭模型中测试了该系统，这种情况类似于严重高血压或心脏瓣膜狭窄时发生的情形。他们在三个不同阶段启动 LL-VNS：非常早期（在重大损伤发生前）、心肌早期增厚后，以及在完全发生心力衰竭之后。在所有三种情形中，接受 BTENG 每日低强度刺激的小鼠较未治疗或接受手术但未刺激的动物，表现出更好的泵血功能、更少的心脏扩大和更少的瘢痕组织。射血分数、肺充血程度以及心脏重量与体重比等指标均有所改善，表明该疗法不仅能减缓损伤，还能在晚期启动时部分逆转病变。

神经信号如何重塑心脏生物学

为理解为何微弱电信号能产生如此广泛的效果，研究人员在基因水平上检查了心脏组织。他们发现 LL-VNS 改变了数百个基因的表达，这些基因涉及心脏支撑结构（细胞外基质）、肌肉结构、细胞凋亡、增殖与炎症。这些分子层面的变化与观察到的组织瘢痕减少和肌肉健康改善一致。由于迷走神经主要通过神经递质乙酰胆碱进行通信，团队通过药物阿托品阻断其主要受体来测试该分子是否必需。当给药阿托品时，LL-VNS 的益处消失：心功能恶化、瘢痕增加、疾病相关基因仍然升高。这表明由迷走神经信号触发的乙酰胆碱释放是心脏保护效应的关键驱动因子。

从可溶解植入物到个性化心脏护理

综合来看，这些发现表明一种小型、自供能、完全可降解的刺激器能够安全地传递神经信号，从而在小鼠中预防或逆转有害的心脏重构。对于患者而言，该技术的未来版本可能仅在需要的时间内植入，由患者自身运动供能，并可通过一次简单的超声清除——无需更换电池或移除手术。将精确的神经刺激与可按需消失的智能材料相结合，这一方法指向了一类新的、临时的个性化心力衰竭治疗，有望减少并发症、降低费用并改善生活质量。

引用: Guo, Z., Chao, SY., Kong, CY. et al. A fully degradable triboelectric vagus nerve stimulator for attenuating cardiac remodeling and heart failure at different stages. Nat Commun 17, 1893 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68619-6

关键词: 心力衰竭, 迷走神经刺激, 可生物降解植入物, 摩擦电发电机, 心脏重构