研究核心成果 - 浙江大学顾臻、王金强团队受耳蜗毛细胞启发，开发了一种基于声学共振的仿生人工纤毛阵列系统，实现了对声音频率的解码和共振响应式药物释放，相关研究于2025年9月24日发表在《Nature Biomedical Engineering》[3] - 该系统能够直接识别并响应声音频率，无需依赖电力和复杂算法，通过三维建模和高精度3D打印技术制备了微米级（40-200微米）人工纤毛阵列，其长度/直径比为30-100，可感知100-6000赫兹的声音频率，基本覆盖人类听觉主要范围[7][8] - 该人工纤毛阵列成功解码了钢琴曲《一闪一闪小星星》以及更复杂的人声信号，并在液体环境中验证了其共振特性，特定频率的声波能使其振动并显著加速周围液体流动，从而促进模型药物的释放与扩散[8] 技术原理与生物医学应用 - 技术原理模仿了人类听觉系统中耳蜗毛细胞的工作机制：毛细胞顶部的纤毛束随外部声波共振并发生偏转，从而将声波振动转化为神经信号[7] - 研究团队将该技术应用于糖尿病治疗，将胰岛素和胰高血糖素分别负载于不同尺寸的人工纤毛上，构建了共振响应性药物递送器件并植入1型糖尿病模型小鼠皮下[8] - 通过施加不同频率的声学刺激，可选择性触发胰岛素或胰高血糖素的释放，实现血糖水平的双向程序化调控：频率1触发胰岛素释放使高血糖恢复正常；频率2触发胰高血糖素释放使低血糖快速回升；多次声学刺激可使未禁食高血糖小鼠的血糖先下降后上升[8][9] 未来应用展望 - 人工纤毛阵列未来可优化以覆盖更广频率范围，并精确解码如声纹等复杂声学信号，以促进个性化任务[10] - 该阵列有望用于检测和识别人体生理声音（如呼吸、打鼾、心跳、肠道活动），通过监测这些声音的变化来监测疾病，甚至通过受控药物释放进行治疗[10] - 该技术还可作为微型声学工具，通过精确响应声音频率来机械刺激神经元和肌肉细胞，有望用于调控神经转导、肌肉收缩以及心律和血管张力[10]