非手术、经鼻腔的纳米颗粒脑机接口技术 ©Subsense
Subsense公司是一家美国神经技术公司，致力于开发首个非手术、基于纳米颗粒的脑机接口（BCI），由神经技术企业家Tetiana Aleksandrova和连续创业者Artem Sokolov共同创立，此前已获得由Sokolov的Golden Falcon Capital领投的1700万美元种子资金。近日，Subsense再次获得该投资机构的1000万美元追加投资，总融资额达到2700万美元。
Subsense正与包括加州大学圣克鲁兹分校和瑞士苏黎世联邦理工学院等领先的国际神经学研究机构合作，希望通过纳米颗粒脑机接口技术实现有针对性的神经刺激和精确监测，为帕金森病、阿尔茨海默病、癫痫、抑郁症、脑卒中、慢性疼痛等神经疾病患者开发治疗方法。
过去十年，脑机接口领域的主流方案是通过手术向大脑皮层植入芯片，这种方式虽然有效，但存在成本高、风险大、具有永久性等问题，难以实现规模化应用。Subsense公司创新采用鼻腔给药的工程纳米颗粒技术，这类纳米颗粒可穿过血脑屏障，与大脑神经活动建立双向连接，在实现高精度记录和调节脑活动的同时，规避了侵入性手术的风险，相比传统侵入式脑机接口和脑电图帽这类非侵入式方案，兼具高信号质量与便捷性。
该公司的核心创新在于将脑机接口的硬件从宏观电极转向分子层面的纳米颗粒，并搭配专属信号处理软件，公司联合创始人兼CEO Aleksandrova称这种生物整合方案从根本上提升了技术安全性与可及性，新资金将重点用于推进体内生物安全性项目和硬件小型化进程。
纳米颗粒（Nanoparticle）指三维空间尺度中至少有一维处于1-100纳米（nm）范围的微小粒子，是纳米科技的核心研究对象之一。纳米材料由于处于体材料与原子或分子结构之间的过渡状态，属于“介观体系”，常常表现出在这两种尺度下都观察不到的现象。
纳米颗粒的核心价值源于 “纳米尺寸效应”，具体表现为三类关键特性：
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表面效应：尺寸越小，颗粒比表面积（单位质量的表面积）越大，表面原子占比越高（如10nm颗粒表面原子占比约20%，1nm颗粒可达90%以上）。这让其表面活性极强，易与其他物质发生吸附、催化反应（例如纳米金颗粒可作为催化剂加速化学反应）。
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量子尺寸效应：当颗粒尺寸接近电子波长时，电子运动受限于微小空间，导致其光学、电学性质发生突变（如纳米半导体颗粒“量子点”，可通过调整尺寸改变发光颜色，用于显示屏、生物成像）。
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宏观量子隧道效应：纳米颗粒中的电子、光子等微观粒子可“穿越”原本无法逾越的能量壁垒，这一特性被应用于纳米电子器件（如量子隧穿二极管）。
纳米颗粒这些特性使其在神经技术开发中充满了潜力，当前脑机接口领域的科学家们主要聚焦于将纳米颗粒作为神经信号转换器的相关研究。神经元信号传递依赖离子通道与神经递质，纳米颗粒可实现不同信号模态的转换，突破传统电刺激与读出的局限。
今年3月份，由数十位多学科学者共同撰写发表在《ACS Nano》的一篇综述论文中详细介绍了针对电压门控、光门控、热门控、机械门控等不同离子通道的纳米转换器，例如光电转换纳米颗粒可将光信号转化为电信号激活电压门控离子通道；上转换纳米颗粒（UCNPs）能将近红外光转化为可见光，解决深层脑组织光穿透难题，实现无创光遗传学调控；磁热纳米颗粒在交变磁场下产生局部热量，激活热敏离子通道，已在小鼠模型中实现行为调控；磁机械纳米颗粒则通过磁场诱导的机械力触发机械门控通道，响应速度可达毫秒级。
上转换纳米颗粒（UCNPs）作为换能器将近红外光转换为绿光以激发光控离子通道的演示 ©ACS Nano
此外，纳米颗粒还能将神经元的电信号、化学信号转化为光学信号，例如量子点（QDs）凭借量子限制斯塔克效应，可实时监测膜电位变化，其光稳定性与灵敏度优于传统电压敏感染料；功能化纳米传感器还能特异性检测多巴胺、血清素等神经递质，实现化学信号的高时空分辨率读出。
除了作为记录和刺激的信号转换器以外，纳米颗粒还能够为现有的植入式脑机接口提高性能。最近一项研究针对皮层内微电极（IME）长期记录性能差的核心问题（源于植入后神经炎症与血脑屏障（BBB）破坏），科学家们开发了载地塞米松磷酸钠的血小板模拟纳米颗粒（DEXSPPIN），能够同时增强局部止血效果并作为植入部位靶向药物递送载体。通过动物实验，验证了纳米颗粒可显著提升植入式活性电极产率和单通道记录质量，为植入式脑机接口的临床转化提供了新型靶向抗炎策略。
传统脑机接口依赖机械或电子工程技术，与大脑的柔软、动态特性存在显著不匹配，导致接口稳定性差、生物相容性不足等问题。而纳米技术凭借其尺寸优势，与生物分子、细胞组件尺寸匹配，为解决这一矛盾提供了新思路。除了纳米颗粒以外，纳米技术还被着重用于细胞-电极界面的改进，这也是脑机接口高效工作的基础。目前科学家们聚焦于纳米结构化设计，开发了金属纳米电极阵列、纳米线、碳纳米管（CNTs）、石墨烯、水凝胶等多种材料体系。
《与大脑对接：纳米技术能做出哪些贡献》 ©ACS Nano
纳米结构化金属电极通过增大表面积降低阻抗，提升信号信噪比，3D结构设计还能增强与细胞膜的紧密接触，甚至实现细胞穿孔以进行胞内记录与药物递送。纳米线则凭借高长径比，可引导神经元生长、调控细胞相互作用，在体内外均展现出信号记录与刺激的潜力，例如金属化磷化镓纳米线阵列已实现大鼠皮层内场电位的急性在体测量。
碳纳米管因优异的电子导电性、机械柔韧性和生物相容性，被用于电极涂层或支架材料，不仅能降低界面阻抗、促进神经元黏附，还能构建3D海绵状结构，在脊髓损伤模型中引导轴突再生与功能恢复。石墨烯基接口则凭借超薄、高导电特性，实现了微型化、柔性化的神经探针，已进入人体临床试验阶段。水凝胶基接口通过整合导电聚合物与纳米材料，模拟大脑组织的机械特性，减少异物反应，同时保障电信号传输，其半互穿网络（IPN）结构进一步提升了机械稳定性与生物相容性。
综上，包括纳米颗粒在内的纳米技术正通过材料创新、信号转换、技术支撑等方面的突破，为脑机接口的发展提供了核心动力，而Subsense公司的出现正是纳米技术应用于脑机接口领域长年积淀和创新的商业化响应。虽然转化和落地还面临着标准规范、商业闭环、医疗监管以及伦理隐私等多重挑战，但纳米技术丰富了现有脑机接口的发展路线、为人机交互提供了新的范式，有望为医疗康复技术和神经科学研究带来革命性的进步。
https://hitconsultant.net/2025/12/11/subsense-raises-10m-to-replace-brain-implants-with-nasal-nanoparticles/
https://www.subsense-bci.com/
https://doi.org/10.1021/acsnano.4c10525
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63583-z
https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoparticle
https://www.azonano.com/article.aspx?ArticleID=4620
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