脑调控是阐明大脑功能机制并治疗相关疾病的有效策略。与传统技术（如光遗传学、经颅磁刺激和经颅电刺激）相比，经颅聚焦超声刺激具有独特的优势，包括高穿透深度、高空间分辨率和出色的生物相容性。由于许多神经系统和心血管疾病（如帕金森病、癫痫、阿尔茨海默病和心肌梗死）具有慢性且难治性的特点，因此需要长期、高精度的神经调控来改善异常的神经活动。然而，传统的经颅聚焦超声设备在实际应用中存在诸多限制。首先，其体积大且聚焦精度不足，不适合完全植入；此外，现有器件多为固定焦距，缺乏对脑区精确靶向调控的灵活性。因此，目前的经颅聚焦超声设备仍无法满足长期、高精度神经调控的需求。

最近，我院联合武汉大学省人民医院在Nature Communications上发表题为“KNN-based frequency-adjustable ferroelectric heterojunction and biomedical applications”（ 基于KNN的频率可调铁电异质结和生物医学应用）的论文。论文研究开发了基于无铅K₀.₅Na₀.₅NbO₃（KNN）压电陶瓷的频率可调铁电异质结（f-FH），其压电系数高达d₃₃=680 pC/N，且实现小型化（直径13.3 mm，厚度2.28 mm），适合植入。该器件在2.7–3.3 MHz窄频范围内实现1.5 mm的连续焦距调节。通过对心肌梗死（MI）大鼠模型的长期经颅神经调节，有效抑制交感神经过度激活、减小心肌梗死面积和改善心功能，为脑调节及MI临床治疗提供了新策略。

图1（a）f-FH器件变频特性及应用潜力；（b）f-FH器件构成；（c）f-FH器件实物图及其焦点可调特性；（d）器件体内植入；（e）f-FH器件的深脑调控并达到心梗治疗作用

我院青年教师张桃和武汉大学省人民医院的胡皓源为论文共同第一作者，我院朱本鹏教授和武汉大学省人民医院江洪教授及王松云教授为论文共同通讯作者。该研究还得到了我院杨晓非教授、欧阳君副教授，美国NIH的Zhen Wang博士以及同济大学翟继卫教授团队等合作者的指导和帮助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-62079-0