西湖大学ACS Nano 抗体修饰的光伏-生物界面用于神经细胞的激活

来源:知光谷发布时间:2025-11-26 11:54:42

视网膜退行性疾病伴随光感受器丧失,为视觉功能的恢复带来了重大挑战。基于人工光感受器的视网膜假体是治疗视网膜退行性疾病的一种策略,且视网膜假体绕过受损的光感受器直接刺激存活的视网膜神经节细胞,在晚期及终末期视网膜变性中展现出独特的治疗优势。在人工光感受器的发展过程中,如何通过简易方法构建生物相容性神经界面,使其能够在低光强下实现高效神经刺激并模拟视觉分辨率,仍是当前面临的挑战。

针对这一挑战,西湖大学柳佃义课题组开发了一种抗体修饰的光伏-生物界面,该界面使用有机半导体材料作为吸光材料,替代自然界的视网膜感光色素,在有机半导体薄膜上培养神经细胞,代替视觉神经。有机半导体-神经界面不但能够提升低光强照射下的神经元刺激成功率,同时又能实现神经元生长空间的图案化调控。该研究显著降低了体外神经元光激活体系所需光照强度阈值,将现有体外神经元光激活体系所需的光强降低了一个数量级。培养于该生物界面上的神经元,可在低于5 mW cm⁻²的光照强度下被成功激活。借助抗体修饰界面的特异性靶向功能,该界面实现了神经元生长的空间可控图案化,进而构建出具有阵列结构的神经网络。


研究亮点:

1.本文通过构建光伏设备与神经元之间的抗体修饰生物界面,展示了一种能显著增强神经刺激灵敏度和选择性的有效策略。

2.培养在该生物界面上的神经元可在低于5 mW cm⁻²的光照强度下被成功激活,该激活光强低于传统人工视网膜假体所需的光照条件,是现有体外神经元光激活所需的最低光强,极大提升了人工视网膜假体的光响应灵敏度。

3. 借助抗体修饰界面的特异性靶向功能,在金阵列上实现了神经元生长区域的阵列化分布。

图1. 抗体修饰与器件性能。(a) 光伏器件结构及光电流测试的示意图;(b) 不同结构器件的性能表现;A.L.:P3HT:PCBM;(c) 抗体在ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Au表面的生物偶联过程;(d) 抗体修饰生物界面的示意图;(e) 在138.4 mW cm−2光照下,表面具有抗体修饰与未修饰的器件光电流波形对比;(f) 不同光照强度下表面进行抗体修饰与未修饰的器件光电流响应。

图2. 不同表面处理后生物界面上的细胞活性。(a)在ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Au上对表面不处理、氧等离子体处理、PLL处理及抗体修饰后,培养14天的原代海马神经元;(b) 细胞活性荧光染色结果,显示培养14天的细胞存活状态。

图3. 抗体修饰的生物界面对原代海马神经元的光刺激调控。(a)膜片钳电生理测试示意图。 (b) TTX (1 μM) 添加前后,抗体修饰界面上神经元在光刺激下的膜电位轨迹。(c) 138.4 mW cm−2光强,不同频率光刺激下的神经活动。(d) 不同光强下的神经激活。(e) 不同光强下,光激活神经元产生的典型动作电位。光脉冲参数:5 Hz,50 ms。(f) 不同光强下神经元的平均放电延迟。

图4. 不同表面修饰生物界面对神经元的光调控性能。(a)不同光强下能够被光激活的神经元占比;(b) 各响应细胞中光激活产生动作电位的成功率; (c) 在 (i) 17.6 mW cm−2、(ii) 8.7 mW cm−2和 (iii) 4.4 mW cm−2光强下,不同表面修饰生物界面上神经元光刺激结果。左列为PLL修饰界面,右列为抗体修饰界面。(d) 简化的等效电路模型。(e) 不同表面修饰生物界面的Nyquist图。(f) 高频区Nyquist图的拟合结果。


图5. 在金阵列上实现细胞贴壁的空间调控。(a)在PLL修饰与抗体修饰的ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Au 阵列上培养的神经元;(b) 抗体修饰的ITO/ZnO/P3HT:PCBM/Au 阵列上神经元的钙离子荧光成像,虚线圆圈表示金电极的边缘;(c) 光激活金阵列上单个神经元产生的动作电位;(d) 光照前后神经元内钙离子浓度变化;(e) 细胞选择性贴附于金阵列的示意图,及可用于图像识别应用的柔性器件结构示意图;(f)贴附于曲面上的柔性光伏器件实物图。

该研究成功开发了一种人工光感受器系统,该系统能够协同整合神经元生长空间的图案化调控和增强神经光激活功能。研究成果以“Antibody-Modified Photovoltaic Biointerface for Neural Stimulation”为题,发表于《ACS Nano》上。博士生欧玟为该工作的第一作者,姜倩晴博士和柳佃义博士为通讯作者。这项工作得到了国家重点研发计划(编号: 2022YFC3401800)和西湖教育基金会的资助。

Ou, W.; Wen, N.; Deng, H.; Jiang, Q.; Liu, D. Antibody-Modified Photovoltaic Biointerface for Neural Stimulation. ACS Nano 2025. DOI: 10.1021/acsnano.5c12629.

课题组负责人简介

柳佃义,西湖大学特聘研究员(独立PI)。柳佃义博士课题组主要从事光电材料与器件相关领域的研究,研究内容包括透明太阳能电池、人工生物叶片和可穿戴柔性电子等方面。至今已在Nat. Photonics、JACS、Joule、Science Advances等期刊上发表论文40余篇。2022年,创立中国第一家透明光伏公司--西湖光电,致力于推动透明光伏和有机光伏的产业化推广和应用。目前西湖光电研发的透明光伏组件效率和透光率均达到世界领先水平。2024年9月,西湖光电正式对外销售大面积OPV样品,并提供OPV制样服务。

柳佃义团队主页:http://nature.westlake.edu.cn

联系邮箱:liudianyi@westlake.edu.cn

责任编辑:wanqin
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
天津:鼓励具备条件的各类园区建设光伏+储能+充电一体化项目来源:天津市发展和改革委员会 发布时间:2026-11-05 09:04:14

本文介绍了《天津市电动汽车充电基础设施高质量发展行动方案(2026—2030年)》的核心内容,旨在系统推进全市充电设施体系化、智能化、绿色化升级。方案提出到2027年和2030年,分别建成超50万台、65万台充电设施,支撑百万级电动汽车充能需求;聚焦“两区三中心”等重点区域优化网络布局,差异化推进城市、乡镇及偏远地区充电覆盖;实施居民社区配建强化、重型货车专用网络建设、光储充一体化示范、车网互动(V2G)应用、大功率充电推广等八大重点行动;同步加强电力配套、数字监管、安全治理与投融资保障,构建覆盖广泛、结构合理、安全高效、绿色低碳的高质量充电基础设施体系,服务天津交通能源绿色低碳转型和“十五五”发展目标。(198字)

行业首次!61座户用光伏“抱团入市”,创维光伏虚拟电厂激活绿色新动能来源:创维光伏 发布时间:2026-11-04 09:27:14

本文报道了创维光伏于2026年10月底至11月初在山东电力市场完成的行业首次户用分布式光伏“抱团入市”实践:将分散在山东各地的61座户用光伏电站(总装机1.81兆瓦)通过虚拟电厂(VPP)聚合,以统一市场主体身份参与电力现货与中长期交易。此举标志着户用光伏首次完整走通功率预测、量价申报、交易执行及偏差考核全流程。文章指出,该突破源于国家新能源电价市场化改革政策落地,以及山东在虚拟电厂制度设计上的先行探索;同时重点解析了户用光伏聚合面临的“多而小、异构性强、无人值守”三大现实难点,并阐述创维依托自研“天枢”数字平台,在聚合注册、精准预测、智能申报和闭环执行四方面实现从零到一的能力构建。交易不仅验证了分散资源规模化入市的可行性,也为全国户用光伏由“重建设”转向“强运营”提供了可复制的技术与商业模式路径。(199字)

天合开拓者取得对接装置及光伏跟踪器专利,可使次对接端向靠近或远离主对接端的方向移动来源:金融界 发布时间:2026-10-30 13:33:47

天合开拓者光伏支架(江苏常州)有限公司近日获得一项名为“对接装置及其适用的光伏跟踪器”的实用新型专利(授权公告号CN224919601U),该专利聚焦于光伏跟踪器主梁间的机械对接技术。其核心在于设计一种可调节对接装置,用于连接相邻的第一、第二主梁:其中第一主梁的主对接端固定于装置的第一对接部,而第二主梁的次对接端则由带运动机构的第二对接部承托,该机构能驱动次对接端沿轴向靠近或远离主对接端,从而实现安装间隙的动态调节与精准对位。该技术属于光伏主梁安装领域,旨在提升支架装配效率与结构适配性。该公司成立于2019年,专注光伏支架研发制造,目前已累计拥有247项专利。(198字)

5 GW/34 亿欧元:欧洲想把光伏制造“拉回本土”,但用的是中国专利来源:国际能源小数据 发布时间:2026-10-27 09:30:25

欧盟通过创新基金拨款34亿欧元,支持包括法国HoloSolis公司在内的77个净零技术项目,旨在重建本土光伏等清洁技术制造能力。其中最受关注的是在法国昂巴克建设的5 GW n型TOPCon光伏电池与组件一体化智能工厂,预计2027年投产、2030年达产,创造超2000个岗位。该项目被定位为提升欧洲光伏价值链自主性、降低对外依赖的关键举措,呼应欧盟“2030年本土满足40%净零技术需求”的硬性目标。然而值得注意的是,该工厂核心技术源自中国天合光能的TOPCon专利授权,凸显当前欧洲制造业回流仍高度依赖中国技术许可。此次资助聚焦制造端(12个制造类项目获8.95亿欧元),强调自动化与工艺效率,而非单纯装机补贴,折射出欧洲产业政策向供应链上游延伸的战略转向。(199字)

一束阳光 三笔绿账 生态城生物医药产业园光伏电站并网发电来源:北方网 发布时间:2026-10-26 09:20:10

生态城生物医药产业园分布式光伏电站近日并网发电,建成总装机容量2兆瓦的屋顶光伏系统及光储充一体化微电网,年发电量约240万千瓦时,年减排二氧化碳约2000吨。文章围绕“三笔绿账”展开:用电账体现就地消纳与余电上网带来的电费节省(年约60万元)和售电收益(年约35万元),并依托储能保障生物医药企业高可靠性供电;减碳账突出碳排放可量化、可核查、可交易,通过CCER机制转化碳资产,并实施“五步降碳法”系统推进零碳建设;金融账创新引入绿色信贷挂钩机制,由北京绿色交易所核验减排成效,北京银行据此动态下调贷款利率,获中新绿色金融合作重点支持。三重效益叠加,助力园区降本增效与产业绿色升级。(199字)

屋顶生绿电!天津生态城生物医药产业园光伏电站并网发电来源:北方网 发布时间:2026-10-23 14:27:25

天津生态城生物医药产业园近日建成并网一座分布式光伏电站,同步投用光储充一体化微电网系统。该系统由生态城绿色建筑研究院与协鑫锦天新能源联合建设,光伏装机容量2兆瓦,年发电量约240万千瓦时。系统通过屋顶光伏板白天发电,优先供园区企业就地使用;富余电力一部分储存于配套储能设备,一部分上网;在光照不足或用电高峰时,储能系统放电补供,保障供电稳定。系统具备实时监测功能,可追踪发电量、储能状态及碳排放数据,实现能源与碳排放的精细化管理。项目预计每年减少二氧化碳排放约2000吨,为园区提供清洁、可靠、低碳的绿电支撑。(198字)

Qcells拟推出采用美国制造边框的户用光伏组件来源:TaiyangNews 发布时间:2026-10-22 09:02:59

韩华Qcells计划于2026年底前推出两款新型户用光伏组件(Q.TRON AC与Q.PEAK DUO AC),其核心特征是采用美国本土制造的铝边框,由合作伙伴ALUKO集团位于田纳西州劳德代尔县的新建工厂供应。该工厂目前在建,预计2026年底投产,年产能达4GW,是全美唯一能完成边框制造全部三大工艺的工厂。此举旨在助力项目满足2027年开工项目所需的55%光伏产品本土含量要求,使安装商及第三方所有权服务商可申领美国投资税收抵免(ITC)中的本土含量加成补贴。作为配套投资,ALUKO将在五年内向田纳西州投入超1.07亿美元,创造285个就业岗位。与此同时,Qcells正加速扩大在美制造布局,预计至2026年9月底,其佐治亚州两地工厂组件年总产能将达8.6GW。

兰坪县水利局关于梭罗寨光伏发电项目水土保持方案行政许可决定的公示来源:兰坪县水利局 发布时间:2026-10-21 15:27:59

兰坪县水利局对梭罗寨光伏发电项目水土保持方案作出行政许可决定并予以公示。该项目位于云南省怒江州兰坪县营盘镇金满村、凤塔村和沧东村附近山坡,地理坐标明确,防治责任范围总面积为72.92公顷。方案总投资297.17万元,含水土保持补偿费51.04万元。防治措施分为三类:一是主体工程已设计并纳入投资的排水沟与涵管;二是方案新增工程措施,包括排水沟、沉砂池、表土剥离与复耕;三是植物措施(灌草绿化及爬藤栽植)和临时防护措施(拦挡、覆盖、铺垫等)。公示期为2026年10月21日至27日,接受社会监督。

困在电力体系里的光伏:谁是敌人,谁是朋友?来源:索比光伏网 发布时间:2026-10-21 08:38:04

本文围绕中国光伏产业当前的发展困境与出路展开深度剖析,指出行业正陷入“集体躺平”的困局,根源在于长期将发展希望寄托于电力体系内部改革,尤其是对电网自发适配新能源的过度期待。文章系统辨析了光伏产业的关键关系方:电网虽非敌人,但受制于体制与职能,难以成为推动变革的主动盟友;各部委在产业规范与能源体系建设中作用显著,却受限于领域边界,难解“大市场”之困。文章提出核心主张——光伏必须跳出传统电力体系,在党中央擘画的中国式现代化全局中重新定位自身价值。通过服务新旧动能转换、创造分配增量、输出新型现代化能力、筑牢国家安全能源底盘、支撑全民高品质生活五大维度,光伏可成为发展新质生产力的战略载体。最终呼吁行业转变思维,从“诉苦求助”转向提交一份系统阐明自身国家价值的“自荐信”,以融入并助力更高层级的发展目标。(198字)

辽宁台安县关于支付乡村振兴光伏收益资金的公告来源:台安县人民政府 发布时间:2026-10-20 09:57:22

台安县乡村振兴发展中心发布公告,明确将从光伏发电项目收益中列支20.55万元,用于三项与光伏设施相关的维修及运维支出。其中,高力房镇小高力房村因村部房顶漏雨,需临时拆除并后续复装光伏板,相关维修费用为2.8万元;高力房镇政府屋顶光伏电站的电缆因老化破损、存在安全隐患,需更换屋顶走线电缆,费用为1.8万元;此外,2026年度光伏项目运营维护费为15.95万元。公告强调上述资金均从光伏收益中统筹安排,旨在规范项目管理、保障设施安全运行和群众居住安全,并公布了监督举报电话。(199字)

站起来的“钙钛矿”!极电光能以硬核实证探索光伏价值新空间来源:极电光能 发布时间:2026-10-16 09:30:36

本文介绍了极电光能在国内首个钙钛矿双面发电组件垂直安装实证项目——位于河北张家口国家风光储输示范基地的运行成果。项目于2023年8月启动,对南北、东西向垂直安装的钙钛矿组件开展近一个半月的并网实测。数据显示:组件双面率达79%,系统效率(PR值)平均接近100%;在早晚低辐照时段形成双发电高峰,精准匹配电网负荷与分时电价高峰;阴雨天(日辐照<2kWh/㎡)下PR值仍达106.5%–129.3%,凸显优异弱光响应与温度稳定性。文章进一步指出,垂直安装模式突破传统地面平铺局限,适配光电建筑、高速声屏障、农光互补等多元场景,标志着钙钛矿光伏正从技术验证迈向高价值商业化应用新阶段。(199字)