近日，上?？萍即髮W(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院彭暢課題組成功開(kāi)發(fā)出一款具有臨床應(yīng)用前景的柔性可穿戴螺旋超聲貼片，為非侵入性治療糖尿病神經(jīng)性疼痛提供了全新解決方案。研究成果以“A wearable spiral ultrasound patch for focused ultrasound peripheral neuromodulation of diabetic neuropathic pain” 為題發(fā)表于Cell Reports Physical Science。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)與國(guó)際現(xiàn)有的藥物和手術(shù)治療方案相比，突破了現(xiàn)有療法存在的藥物依賴(lài)、手術(shù)創(chuàng)傷等諸多局限。

研究團(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造工藝，在僅3.5 cm × 4 cm ×1.5 mm的微型貼片中集成了41個(gè)諧振頻率為1.5 MHz的超聲換能單元（單個(gè)1.2 mm × 1.2 mm × 1.5 mm）。通過(guò)巧妙的螺旋葉序陣列排布方式，實(shí)現(xiàn)了三大技術(shù)突破：一是無(wú)需使用復(fù)雜的相控延時(shí)系統(tǒng)即可達(dá)到自然聲波聚焦效果；二是聚焦性能較傳統(tǒng)二維陣列提升；三是顯著降低了困擾傳統(tǒng)系統(tǒng)的柵瓣干擾問(wèn)題。貼片整體重量控制在9.05 g，具備優(yōu)異的柔韌性和便攜性，能完美貼合人體皮膚表面開(kāi)展長(zhǎng)期治療。

在曲率半徑為9.17 cm的曲面測(cè)試中，該超聲貼片展現(xiàn)出優(yōu)異的性能指標(biāo)：自然聚焦深度達(dá)10.5 mm，聲壓0.45 MPa，聲強(qiáng)I_spta277 mW/cm², 聲強(qiáng)I_sppa357 mW/cm²，焦點(diǎn)處能夠升溫6.2 ℃。在糖尿病足大鼠模型中開(kāi)展的療效驗(yàn)證顯示，相較于陰性對(duì)照，經(jīng)過(guò)兩周超聲治療的大鼠，其機(jī)械性痛覺(jué)閾值和熱痛覺(jué)閾值都得到了顯著的提升，且生物安全性實(shí)驗(yàn)表明設(shè)備對(duì)神經(jīng)組織和細(xì)胞無(wú)不良影響。

這項(xiàng)研究首次將柔性電子技術(shù)與精準(zhǔn)超聲調(diào)控完美結(jié)合，為糖尿病神經(jīng)病變患者帶來(lái)了無(wú)痛、無(wú)創(chuàng)的全新治療選擇。其潛在的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值不僅限于止痛效果，更為探索神經(jīng)調(diào)控機(jī)制提供了創(chuàng)新研究平臺(tái)，展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

圖1. 可穿戴螺旋超聲貼片的結(jié)構(gòu)概覽。

圖2. 大鼠實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與行為學(xué)測(cè)試結(jié)果。

上?？萍即髮W(xué)助理教授彭暢為通訊作者，彭暢課題組博士研究生浦聰和2021級(jí)碩士研究生付奔為共同第一作者，上海科技大學(xué)為第一完成單位。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2025.102684