光学微探针上的光纳米调制器研究大脑意大利 技术学院一种锥形光纤，配备纳米结构，可响应光纤本身引入大脑深处区域的光刺激而产生共振。纳米结构是通过在探针微观尖端上涂上一层薄薄的金而形成的。然后，使用镓离子束作为凿子，形成纳米级光学元件网格（由 100 nm 细线组成）。图片来源：IIT-Istituto Italiano di Tecnologia在记录和刺激大脑活动时，科学家可以依靠一种强大的工具：光。由 IIT-Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）协调的一个国际研究小组开发了纳米光调制器，该调制器在微米级光纤上制造，使光纤能够研究大脑深处的神经元组织。新方法发表在Advanced Optical Materials上并出现在该杂志的封面上，为可用于研究中枢神经系统的创新型微创神经探针奠定了基础。从长远来看，纳米调节剂将用于研究特定的脑部疾病，包括脑肿瘤和癫痫。该研究由 IIT 与萨伦托大学（意大利）、巴里理工大学（意大利）、Consejo Superior de Investigaciones Cientificas（CSIC，西班牙）和 Centro National de Investigaciones Oncologicas（CNIO，西班牙）合作进行。

该研究的第一作者是位于意大利莱切的 IIT 生物分子纳米技术中心 (CBN) 的研究员 Filippo Pisano，由 Politecnico di Bari 的 Marco Grande 和 CBN 首席研究员 Ferruccio Pisanello 和 Massimo De Vittorio 协调。

在意大利，跨学科团队旨在获得能够通过使用光（即通过结合光学纳米调制器）详细研究神经元组织的微米结构。为此，科学家们结合了纳米级制造和生物医学神经工程方面的专业知识，以利用表面等离子体激元的物理特性，并创建一种研究工具来修改和放大光刺激和监测特定大脑区域的方式。

他们从一根比头发还细的锥形光纤开始，然后为它配备了纳米结构，这些纳米结构会响应光纤本身引入大脑深处区域的光刺激而产生共振。纳米结构是通过在探针微观尖端上涂上一层薄薄的金而形成的。然后，使用镓离子束作为凿子，他们塑造了一个由 100 nm 细线组成的纳米级光学元件网格，其特性在一系列显微镜和光谱学实验中得到验证。

由于这种制造方法，有可能获得一种工具，该工具允许控制探测光束调制和作用在与脑细胞大小相当的表面上的局部电场。然后，研究人员或许能够研究光束与神经元结构之间的相互作用，即使在大脑最深处也是如此。

创造这种可植入等离子体系统的可能性为中枢神经系统的研究提供了一个新的视角：纳米结构产生的放大旨在成为检测几种神经疾病起源的生化和细胞结构改变的有效工具。

因此，位于西班牙的国际团队的一部分正在专注于它可能拥有的应用程序。由 Liset M de la Prida 领导的 CSIC 的实验研究人员正在努力将这些探针应用于创伤后癫痫和神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）的研究。同时，由 CNIO 的 Manuel Valiente 领导的脑转移小组将研究使用这项新技术来区分治疗不同的原发性和转移性肿瘤，以及使用光来渗透血脑屏障，允许抗- 肿瘤药物通过血管屏障。