近日，太阳集团1088vip郭景慧副教授課題組與學校納米光子研究院及香港理工大學生物醫學工程系合作，在利用光子納米噴流改善光遺傳技術研究中取得重要進展。他們将聚苯乙烯微球作為光學微透鏡，産生光子納米噴流效應，有效降低了光遺傳的輸入光功率并抑制了對非靶向神經元的非特異性作用，從而提高了光遺傳對目标神經元的調控精度。相關成果發表在國際期刊Advanced Science（IF:16.81），郭景慧副教授是論文的第一作者與通訊作者，太阳集团1088vip碩士研究生吳勇是共同第一作者，納米光子研究院張垚教授、李宇超副教授以及香港理工大學生物醫學工程系孫雷教授是該論文的共同通訊作者。太阳集团app首页是論文的第一完成單位。

光遺傳學已被廣泛認為是過去十年中最強大的神經調節工具，為神經科學研究提供了重要推動力。光遺傳技術主要通過将光敏感通道蛋白表達在特異神經元上，使光信号能夠開放該離子通道，從而達到其對神經元活動的調控。光信号通過持續時間為毫秒級的刺激方式産生興奮或者抑制作用，這使得光遺傳調控技術具有較高的時空分辨率。然而，目前的光遺傳技術仍然存在一個重要問題，即高功率的光刺激對非目标細胞（即未表達光敏感蛋白的細胞）亦會有抑制作用（例如光熱效應）。這個問題給利用光遺傳技術探索特定神經元的功能造成了困難，原因在于光遺傳技術所誘導的現象可能混雜了光對非目标神經元的抑制作用。因此，一種能夠在低光功率密度下對神經元産生有效刺激的策略對于提高光遺傳神經調控的準确性具有重要意義。

光子納米噴流（Photonic Nanojet, PNJ）是一種可由介質微球産生的高度聚焦光束。郭景慧副教授團隊利用聚苯乙烯（PS）微球作為微透鏡來産生PNJ效應，彙聚入射光并大幅提高鄰近神經元的光功率密度。體外結果表明，與沒有PS微球的細胞相比，PNJ效應将靶細胞的内向電流提高了近132%，并顯著降低了引發動作電位所需的光功率密度阈值。PNJ介導的光遺傳學刺激還能夠以較低的功率密度喚起小鼠的運動行為。該項研究在較低的光功率密度下實現了有效的光遺傳學刺激，降低了光遺傳的脫靶效應，大大提高了光遺傳的空間分辨率，有望在基于光遺傳技術的特定神經元探索方面得到應用。

論文鍊接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202104140