用于神经源性膀胱功能障碍的可植入软性膀胱—机器接口

这对日常生活的重要性

对于许多脊髓损伤或其他神经问题的人来说，膀胱无法正常工作：他们感觉不到膀胱何时充盈，膀胱也可能在不适当的时刻收缩。这不仅会导致尴尬的漏尿，还可能引起严重的肾脏损伤。文章介绍了一种新的软性可植入“膀胱—机器”接口，它能温和包覆膀胱，感知膀胱的运动，并发出小脉冲电刺激以抑制异常收缩。这为长期膀胱问题患者指向了更智能、更少侵入性的护理方向。

一种常见但不显眼的健康问题

神经源性膀胱等状况——通常由脊髓损伤或多发性硬化等疾病引起——影响着全球数以亿计的人。当大脑与膀胱之间的神经受损时，膀胱可能在无预警的情况下过度充盈、无法排空或不受控制地收缩。这会导致泌尿道内压升高，最终损伤肾脏。目前的治疗依赖导尿管、有副作用的药物或笨重的电刺激装置，而这些装置难以随同像气球一样柔软的膀胱一起移动。由于膀胱充盈时向各个方向膨胀，大多数传统电子设备要么断裂、失去接触，要么必须放置在体外。

像气球一样可拉伸的软性电子贴片

研究人员设计了一种更像皮肤而非金属的可植入膀胱—机器接口（BdMI）。它是一种薄而有弹性的贴片，可缝在膀胱外表面。贴片内部有一层特殊的金膜，即使在被拉伸到原始面积多倍的情况下也能导电。金膜不会开裂，而是形成微小的迷宫状沟槽和“纳米针”，随着膀胱膨胀平滑展开。在实验室测试中，该金膜在各方向被拉伸超过八倍并经受数万次来回拉伸的情况下仍能传导电信号，远超正常膀胱充盈与排空的需求。

贴片如何感知并调控膀胱

BdMI在这层可拉伸金膜上集成了两项主要功能。首先，它作为运动和压力传感器：随着膀胱壁扩张，贴片的电阻发生变化，使系统能够推断膀胱的充盈程度和收缩强度。其次，贴片上有小片露出的区域作为电极，可向膀胱肌肉输送受控的电脉冲。在大鼠实验中，该器件被缝在膀胱上，并通过细导线连接到颅骨上的小型连接器，再连到常规的记录与刺激设备。经过数日正常活动，贴片随器官弯曲和移动而未出现撕裂或剥离。

在健康与受伤膀胱中的测试

在健康大鼠中，BdMI能实时追踪膀胱的充盈与排空。随着膀胱充盈，传感器的电阻逐渐升高，当动物排尿时电阻发生急剧变化，这与传统导尿管测得的压力读数相吻合。通过电极施加电脉冲可以按需触发膀胱收缩，表明该设备既能读取又能影响膀胱行为。研究组随后将测试对象转为更具挑战性的模型：发生脊髓损伤而出现过度活跃、控制不良的膀胱的大鼠。在这些动物中，贴片的运动信号能够将有意义的收缩——即导致或近乎导致排尿的收缩——与临床上无关的小幅抽动区分开来。统计分析显示，电阻变化的幅度可以作为生物标志物，在不依赖体内压力导管的情况下对不同类型的收缩进行分类。

不仅是监测，已现早期治疗迹象

为探索治疗效果，部分受伤大鼠在一周内每天通过BdMI接受电刺激，而另一部分虽植入设备但未接受主动脉冲。所有组的整体膀胱压力和组织健康相似，表明该设备和刺激方案是安全的。关键是，接受真实刺激的动物比未治疗的受伤大鼠出现较少的不期望膀胱收缩，且其收缩频率向健康动物的水平靠拢。每次收缩的强度并未改变，但发作变得不那么频繁，这表明定期刺激有助于抑制过度活跃的膀胱回路而不损伤组织。

这对未来患者的潜在意义

该研究表明，一种薄型、超可拉伸的电子贴片可以贴附在运动中的膀胱表面，持续感知其行为，并提供可温和抑制异常收缩的电疗。在通俗层面，结论是工程师正越来越接近能够既倾听又与受损器官“对话”的“智能”内部绷带。如果类似设备能被改造并在人体中证明安全，神经源性膀胱患者未来或许能更少依赖导尿管和猜测，而更多依赖植入式的监护装置，在损伤或事故发生前进行干预。

引用: Li, H., Wang, S., Yu, Q. et al. Implantable soft bladder-machine interface for neurogenic bladder dysfunction. Nat Commun 17, 2458 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70680-0

关键词: 神经源性膀胱, 可植入生物电子学, 软性传感器, 电刺激疗法, 脊髓损伤