神经调控技术作为干预运动功能障碍、情感障碍及认知缺陷的重要治疗手段，其核心机制在于通过双向调节神经元兴奋性与抑制性活动实现神经环路的功能重塑。现行神经调控范式主要基于电刺激或电化学刺激原理，通常依赖植入式金属电极的单向直流电刺激模式。然而，此类传统方法存在以下关键性技术瓶颈：首先，刚性金属探针作为长期植入装置易引发宿主炎症反应和机械性组织损伤；其次，持续性直流电刺激可能引发电荷沉积效应及焦耳热现象，诱发神经组织不可逆性损伤；再者，刺激模式局限于单向调节，难以实现神经环路的动态双向调控。基于此，研发具备优异生物相容性、双向动态调节特性及低组织损伤风险的新型神经调控技术已成为生物医学工程领域的迫切需求。

  北京理工大学柔性电子集成与智造研究所沈国震教授团队基于材料-器件-生物界面协同优化策略，成功构建了可植入式无线水凝胶超级电容器神经调控系统。该创新性系统通过超级电容器阵列的能量存储模块、谐振耦合无线供能模块、二极管桥式整流电路与水凝胶电解质基质的协同整合，建立了基于具有振荡行为的离子扩散电流的双向神经调控新机制。区别于传统法拉第电流作用模式，该系统通过调控电荷储存/释放动力学特性实现兴奋性与抑制性刺激模式的切换，在消除热损伤风险的同时保持稳定的电化学界面。活体实验数据表明，该系统通过调控电场方向策略可实现特定脑区神经活动的精准调控，其间歇性振荡电流模式有效规避了直流刺激的电荷沉积问题。该技术为帕金森病（基底神经节环路调控）、抑郁症（前额叶皮层-边缘系统神经调制）及阿尔茨海默病（海马区突触可塑性调控）等严重神经性疾病提供了创新平台，在神经工程领域注入了可植入器件生物界面优化与闭环调控系统集成的丰富潜力。

图1. 无线超级电容激活神经调制系统（W-SCAN）的系统结构

图2. W-SCAN中超级电容模块的工艺开发

图3. 探索基于水凝胶聚合工艺的功能化电极的卓越电化学特性

图4. W-SCAN的无线功率传输行为

图5. W-SCAN作为颅内靶向离子电刺激介质的应用

  工作近期以“An Implantable In-Hydrogel Wireless Supercapacitor-Activated Neuron System Enables Bidirectional Modulation” 为题发表在国际著名期刊《Advanced Materials》上，北京理工大学集成电路与电子学院柔性电子集成与智造研究所沈国震教授、李腊副教授联合湖南工业大学生命科学与化学学院生物医学纳米材料与器件湖南省重点实验室许建雄教授为该文章的共同通讯作者，文章共同第一作者是湖南工业大学生命科学与化学学院硕士研究生盛翔宇和北京理工大学集成电路与电子学院博士研究生杜直建。该研究得到国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委和北京理工大学科研创新基金委的支持。

  课题组链接：https://www.x-mol.com/groups/iFlex

  论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202504558