光遗传学的应用会受到侵入性脑植入和光调控过程中的热效应等问题的困扰。有鉴于此，香港科技大学Ryan T. K. Kwok教授、香港中文大学（深圳）唐本忠院士和延安大学杨清湖教授构建了由光热试剂修饰的两种上转换杂化纳米颗粒（PT-UCNP-B/G），它们能够在980 nm和808 nm的近红外激光照射下分别通过光刺激和热刺激实现对神经元活动的调节。
本文要点：
（1）PT-UCNP-B/G可在980 nm激发下通过上转换过程发射可见光(410-500 nm或500-570 nm)，而在808 nm激发下则能够表现出高效的光热效应，且不会产生可见光发射和组织损伤。研究发现，PT-UCNP-B可在980 nm照射下显著激活表达光门控通道视紫红质-2 (ChR2)离子通道的neuro2a细胞的胞外钠电流，并在体外抑制表达电压门控钾通道(KCNQ1)的人类胚胎肾293细胞的钾电流。
（2）在表达ChR2的下丘脑外侧区域定向注射PT-UCNP-B后，研究者可通过980 nm或808 nm激光照射(0.8 W cm−2)实现对进食行为的双向调节。综上所述，PT-UCNP-B/G能够利用光和热实现对神经活动的有效调节，因此有望克服光遗传学所面临的限制和挑战。
Feiyi Sun. et al. Dual Behavior Regulation: Tether-Free Deep-Brain Stimulation by Photothermal and Upconversion Hybrid Nanoparticles. Advanced Materials. 2023
DOI: 10.1002/adma.202210018
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210018
