CN108686208B - 修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料，非侵入式近红外光控的纳米材料能将近红外光转换为可见光和/或紫外光。非侵入式近红外光控的纳米材料为上转换荧光纳米材料。本发明公开了上转换荧光纳米材料的新用途，在神经元修复过程中，不需要对神经元施加电刺激，不需要对动物进行手术植入侵入性光纤，使用具有高组织穿透性的近红外光激发生物体内的上转换纳米材料，其转换出的上转换荧光能够激活神经元细胞膜上的光敏离子通道蛋白，刺激神经元细胞使其产生膜电位变化，增强对神经回路的刺激，使受损神经元进行修复。

Description

修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料
技术领域
本发明涉及神经再生医学领域，尤其涉及修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料。
背景技术
光遗传学技术是将遗传学技术和光控技术结合之后产生的一项全新的技术。光遗传学技术通过基因工程使受体细胞转入相关基因，运用光控的方法选择和打开受体细胞，来实现对细胞的光学控制。通过光来激活或抑制特定细胞从而明确其功能，并操作个别种类神经细胞的活动来调控相关神经细胞的功能，可以帮助科研学者进行特定组织细胞的在体研究，进一步分析病理生理情况下这些细胞的生物学功能的变化，并在其帮助下通过光控刺激影响实现对特定神经元细胞功能的调节。同时，利用类似的光学与遗传学手段，可以控制脑部神经细胞、脊髓神经细胞或其他细胞中的蛋白表达，从而实现光诱导蛋白质表达，启动不同细胞内生物学过程，进而控制生物行为的目的。
对神经回路进行刺激是神经外科学中对神经创伤和疾病的常用治疗手段，通过对特殊神经回路施加固定频率、强度和持续时间的脉冲电流刺激引起的兴奋，能够部分达到调整目标循环的目的。
传统方案中对神经回路施加电刺激，尽管电流的参数是可调节并可逆的，这个未被阐明机制的方法的工作效率是非常低的，同时伴随着很多副反应，因而限制了这种治疗方法的发展。因此，微生物的光敏感的离子通道，即离子通道蛋白现今作为新的治疗手段被广泛接受。通过特定波长的刺激，它能够在体调节高选择性的神经元类型的神经活动，使其细胞膜达到高时间分辨率的超极化或去极化。虽然离子通道蛋白在治疗中具有重要作用，但是传统的治疗方法依赖于分别用临床上使用的金属导管和光纤来递送药物和特定波长的光，这就带来很多技术上的问题要克服。光敏离子通道蛋白(如ChR1、ChR2、NpHR等)的激发光通常为可见光，这对在体调节神经活动，产生特异性刺激带来很大的困难，因为可见光的组织穿透深度非常低，且会对生物组织产生光损伤。所以，能够将组织穿透性强的近红外光转换为可见光，稳定且信噪比低，又易于修饰的UCNPs(上转换荧光纳米材料)就成为了非常合适的光遗传调控系统的载体。但目前的UCNPs多应用于医学成像、生物传感、光热疗法、光动力疗法等领域，用其靶向肿瘤细胞，在神经再生医学领域还未得到广泛应用。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料，本发明公开了非侵入式近红外光控的纳米材料的新用途，在神经元修复过程中，不需要对神经元施加电刺激，不需要对动物进行手术植入侵入性的光纤，使用具有高组织穿透性的近红外光激发生物体内的上转换纳米材料，其转换出的上转换荧光能够激活神经元细胞膜上的光敏离子通道蛋白，刺激神经元细胞使其产生膜电位变化，增强对神经回路的刺激，使受损神经元进行修复。
本发明的第一个目的是公开非侵入式近红外光控的纳米材料在制备修复受损神经的工具中的应用，非侵入式近红外光控的纳米材料能将近红外光转换为可见光和/或紫外光。
非侵入式指的是在神经修复过程中，不需要对动物进行手术植入侵入性的光纤，由于近红外光良好的组织穿透性，体外施加激光定点照射，即可激发体内的近红外光控的纳米材料发射出修复所需波长的光。
进一步地，修复受损神经的工具有多种类型：如可在表面修饰转相后通过分子靶向被受损部位的指定细胞摄取或吸附，也可与生物材料复合，通过手术直接置于受损部位，通过体外施加光刺激激发上转换材料完成修复。
非侵入式近红外光控的纳米材料在修复时起到的作用：靶向到特定部位或细胞内后，利用近红外光为在体提供所需波长的光。
进一步地，非侵入式近红外光控的纳米材料为上转换荧光纳米材料。
进一步地，上转换荧光纳米材料包括稀土元素掺杂的无机纳米材料以及水溶性生物分子，水溶性生物分子连接在稀土元素掺杂的无机纳米材料的表面，水溶性生物分子选择性的靶向神经元细胞。
上转换荧光纳米材料为一系列稀土元素掺杂的无机纳米材料以及水溶性生物分子的复合体系，该复合体系中的无机纳米材料具有精确可调控的能量带隙结构，能将近红外光(激发光)转换为特定波长组合的发射光，包括可见光和紫外光。进一步地，稀土元素掺杂的无机纳米材料包括基质材料和稀土元素，基质材料为NaYF4、Y2O3、YCl3和Y(CH3COO)3中的一种或几种，稀土元素为Yb3+、Er3+、Tm3+、Ce3+、Nd3+、Gd3+和Ho3+中的一种或两种。
优选地，稀土元素掺杂的无机纳米材料为NaYF4:Yb3+,Er3+、NaYF4:Yb3+,Tm3+或NaYF4:Yb3+,Tm3+@NaYF4(核壳结构)，其中@之前的物质为核，@之后的物质为壳。
进一步地，水溶性生物分子为谷氨酸(Glu)、聚谷氨酸(pGlu)、乙酰胆碱、多巴胺、甘氨酸、肾上腺素和NO前驱体中的一种或几种。NO前驱体是一类物质，在光激发或化学激发下能够释放NO(一氧化氮)。
进一步地，近红外光的波长范围为750nm-1400nm。优选地，波长为980nm。与通常可见光波长相比，近红外光作为激发光具有显著提升的组织穿透深度。
上述上转换荧光纳米材料在作为药物使用时，有多种形式可选择，如作为注射剂使用，将其注射于特定受损部位。或将上转换荧光纳米材料与其他基体复合，如分散于固体材料中，然后将其置于受损部位表面，或将其移植入体内的特定受损部位，发挥其神经损伤后的修复与再生功能。
根据本发明公开的用途，本领域人可发展基于上述上转换荧光纳米材料的神经损伤后高效的功能性神经修复与再生技术，将上转换荧光纳米材料选择性富集于特定神经递质受体的神经元细胞膜表面以及细胞内，通过光波长转换(近红外光转换为可见光和/或紫外光)以非侵入性的方式在损伤区域促进上级神经元细胞轴突生长等生理活动的调控，导向吸引与下级神经元细胞的选择性连接。
本发明的第二个目的是提供一种修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料，非侵入式近红外光控的纳米材料能将近红外光转换为可见光和/或紫外光，近红外光的波长范围为750nm-1400nm。
进一步地，非侵入式近红外光控的纳米材料为上转换荧光纳米材料。
进一步地，上转换荧光纳米材料包括稀土元素掺杂的无机纳米材料以及水溶性生物分子，所述水溶性生物分子连接在稀土元素掺杂的无机纳米材料的表面，所述水溶性生物分子选择性的靶向神经元细胞。
进一步地，稀土元素掺杂的无机纳米材料包括基质材料和稀土元素，所述基质材料为NaYF4、Y2O3、YCl3和Y(CH3COO)3中的一种或几种，稀土元素为Yb3+、Er3+、Tm3+、Ce3+、Nd3+、Gd3+和Ho3+中的一种或两种。
进一步地，水溶性生物分子为谷氨酸、聚谷氨酸、乙酰胆碱、多巴胺、甘氨酸、肾上腺素和NO前驱体中的一种或几种。
进一步地，近红外光的波长范围为750nm-1400nm。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、公开了一种非侵入式近红外光控的纳米材料在制备修复受损神经的工具中的应用，基于该技术，在神经元修复过程中，能够避免使用电流刺激这种低效、存在诸多副反应的治疗方法。相比于传统光遗传学，无需施加手术侵入性的植入光纤，避免创伤带来的一系列副反应，摆脱光纤束缚，提高灵活性。
2、本发明使用具有高组织穿透性的非侵入式近红外光控的纳米材料，如近红外光激发生物体内的上转换荧光纳米材料，相比于可见光，极大提高了组织穿透性。非侵入式近红外光控的纳米材料选择性富集于特定的下级神经元细胞膜表面以及细胞内，通过光波长转换激活光遗传组件中的蛋白分子，促进上级神经元细胞受损伤的轴突指向性再生，修复与下级神经元细胞的连接，完成神经环路重建。使用激光能准确对损伤部位进行精准治疗，避免对其他组织器官产生影响。
3、本发明的非侵入式近红外光控的纳米材料既可对中枢神经系统的损伤进行修复，又可以对周边神经系统受到的损伤进行修复再生。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的UCNPs的TEM表征图；
图2是不同实施例制备的产物的动态光散射测试结果；
图3是不同实施例制备的产物的荧光光谱图和电位图；
图4是HUVEC细胞和Neuron细胞对修饰后的Glu-UCNP、pGlu-UCNP和PEG-UCNP细胞毒性和材料摄取量差异检测结果；
图5是PEG-UCNP、pGlu-UCNP和Glu-UCNP对HUVEC细胞和Neuron细胞进行染色后的荧光共聚焦图；
图6是本发明实施例5中，小动物不同时间点的伤口处荧光成像图及UCNPs分布荧光值统计图；
图7是本发明实施例5中，体外细胞培养实验显示PSD95阳性的谷氨酸突触后神经元的对Glu-UCNP的特异性吸附；
图8是本发明实施例5中，体内实验显示PSD95阳性的谷氨酸突触后神经元的对Glu-UCNP的特异性吸附。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1NaYF4:Yb3+,Er3+纳米颗粒的合成
取Y2O3和CF3COOH以摩尔比1:6的比例置于圆底烧瓶中，加入50mL纯水，搅拌使其溶解并分布均匀，加热升温至120℃后，从有冷凝水产生算起，冷凝回流2h。回流结束后将反应溶液降至室温，用布氏漏斗抽滤过滤掉不溶物杂质，收集过滤后澄清溶液放置于加热板上烘干大部分水分，然后在140℃烘箱中烘干成粉。
此外，按照上述方法，采用Yb2O3和Er2O3替换上述步骤中的Y2O3，分别合成Yb(CF3COO)3和Er(CF3COO)3。
取Y(CF3COO)3(0.695mmol),Yb(CF3COO)3(0.030mmol),和Er(CF3COO)3(0.010mmol),(CF3COO)Na(4mmol)置于100mL三颈烧瓶中，加入20mL油酸和20mL十八烯。氮气保护下将反应物升温至160℃，磁力搅拌0.5h以除去多余水分。然后将反应物升温到320℃，搅拌1h使其充分反应。反应结束后降至室温，用乙醇和环己烷将产物在10000转下充分离心洗涤，然后用环己烷进行重分散，即得到NaYF4:Yb3+,Er3+上转换纳米颗粒(UCNPs)。合成后的材料用透射电子显微镜(TEM)观察形貌。结果如图1A、1B所示。图A和B和透射电镜(TEM)的检测结果分别从大视野和小视野表现出，本实施例制备的UCNPs粒径均一，形貌为均匀的正六边形，粒径约为113nm。
实施例2Glu-UCNP的制备
采用羧基置换法将谷氨酸(Glu)修饰剂修饰到实施例1制备的UCNPs上。将60mgGlu溶解在15mL的去离子水中搅拌30min使其分散均匀。然后在45℃下分别缓慢滴加40mg实施例1制备的UCNP，溶液由澄清溶液转为乳白色悬浊液，持续搅拌8h。反应结束后降至室温，将反应溶液静置1h后用分液漏斗进行分液，取下层水相在14800转下用乙醇和水离心洗涤，洗涤三次后用纯水重分散，即可得谷氨酸修饰的UCNPs，以下简称Glu-UCNP。
实施例3
按照实施例2的方法，制备聚谷氨酸修饰的UCNPs(pGlu-UCNP)，不同之处在于，将实施例2的60mg Glu替换为60mg pGlu。
对比例
按照实施例2的方法，制备聚乙二醇修饰的UCNPs(PEG-UCNP)，不同之处在于，将实施例2的60mg Glu替换为50mg PEG。下文中将研究对比例所制备产物与实施例2制备的产物的性能。
对实施例1-3以及对比例制备的产物分别进行粒径分布测试，结果如图2所示。通过羧基置换法修饰Glu，pGlu和PEG使UCNPs转为水溶性，产物粒径均一，由于Glu、pGlu和PEG均为小分子配体，所以修饰配体后的粒径变化不大，约为117nm。
通过荧光光谱仪对实施例1-3以及对比例制备的产物进行光转换后的荧光值的检测。如图3A所示，在980nm的激光激发下，UCNPs转换光的主要发射峰在520nm、540nm和650nm处，同时540nm的光强度是650nm的光强度的3～4倍，所以540nm的光能够更加有效地应用在光控体系中。随后通过Zeta电位仪对未修饰的UCNPs和修饰后的UCNPs进行了电位的表征。从图3B中可以看出，未修饰的UCNPs和修饰了PEG的UCNPs电位值几乎为0mV，显电中性；而修饰了Glu和pGlu的UCNPs电位值分别为+27mV和+33mV，显正电性，对于靶向细胞和进入细胞都有正相关作用。
实施例4细胞毒性实验和材料摄取实验
本发明中，细胞培养所用试剂均从拜诺生物有限公司购买。神经元细胞(Neuron)和血管内皮细胞(HUVEC)被含有10％胎牛血清的相关培养基在37℃和5％的CO2环境中进行培养。
细胞毒性实验是通过发光法细胞活力检测试剂盒(CTG)进行检测。Neuron细胞和HUVEC细胞以每孔8000的细胞密度铺在96孔板中。24h后将修饰好的水溶性纳米材料Glu-UCNP，pGlu-UCNP和PEG-UCNP以不同浓度(0-200μg/mL中倍比选取10种浓度)与培养基混合均匀后静置2h，吸去96孔板中的培养基，将与材料混合后的新培养基加入96孔板中与细胞进行孵育培养，细胞培养24h或48h后取出，每孔加入20μL CTG溶液，在摇床上摇5min后用多功能酶标仪测荧光值。
如图4A-B所示，每个浓度下对应的柱子自左向右依次为Glu-UCNP，pGlu-UCNP和PEG-UCNP，与材料孵育24h的Neuron细胞存活率在85％以上，同时HUVEC细胞的存活率在90％以上；而与材料孵育48h后，Neuron细胞和HUVEC细胞的存活率分别在80％和83％以上，说明修饰后的三种水溶性UCNPs在与细胞孵育的48h内没有表现出明显的细胞毒性，是细胞相容性非常好的材料，可以进行下一步的实验。
为了观察Glu，pGlu和PEG分子对神经元细胞的靶向性差异，分别对Neuron细胞和HUVEC细胞做了材料摄取量差异的实验。分别取Neuron细胞和HUVEC细胞以1×105的密度铺在中皿里。24h后，将Glu-UCNP，pGlu-UCNP和PEG-UCNP与培养基混合后静置2h，然后加入中皿与两种细胞分别孵育1h，4h，8h，12h和24h。在相应的时间点，将混合材料的培养基从中皿中吸出，用PBS轻轻洗三次洗掉未被细胞摄取的材料。然后用胰酶将细胞充分消化下来，计数后将细胞液用王水在300℃下消解稀释后，通过ICP-MS检测细胞液中的UCNPs的浓度。
如图4C-D所示，在24h内，HUVEC细胞对三种材料的摄取率没有明显差异，这是因为血管内皮细胞表面并没有谷氨酸相关受体，所以对三种材料的摄取没有选择性；同时Neuron细胞对Glu-UCNP的摄取量是pGlu-UCNP和PEG-UCNP摄取量的两倍，说明谷氨酸对神经元细胞有特异的靶向性，修饰Glu能使神经元细胞对UCNPs的摄取量大大增加。
在CTG法验证了材料的低毒性后，选取材料浓度为40μg/mL，在这个浓度下让PEG-UCNP、pGlu-UCNP和Glu-UCNP与HUVEC细胞和Neuron细胞进行孵育。12h后，对HUVEC进行死活双染(Calcein-AM/PI染色)，如图5A-C所示，绝大部分呈绿色的细胞图显示出与三种材料孵育后，细胞几乎没有死亡，绝大部分细胞依然存活的很好；同时，对同样条件下的Neuron细胞进行细胞核和轴突上的微管蛋白进行染色，如图5D-F所示，荧光图很好的显示了神经细胞的形态，细胞铺展完整，且轴突伸展与周围神经元构成良好的连接，同样说明细胞形态及存活达到实验要求，可在这个浓度下进行活体实验。图5中，A、D对应PEG-UCNP，B、E对应pGlu-UCNP，C、F对应Glu-UCNP测试结果。
实施例5神经末梢修复实验
为了进一步验证光控离子通道蛋白刺激特定神经回路系统，能否使受到机械性损伤的神经元进行修复，本发明进行了如下实验。光敏感通道蛋白Channelrhodopsins1(ChR1)是在藻类中发现的的光控离子通道蛋白质，它受540nm的光激发，并对神经元的活动有重要影响，所以它在神经科学领域有着重要的地位。由于540nm的光在体内的穿透性较弱，而光敏感的通道蛋白等光遗传相关药物依赖于540nm等短波长光激发，所以本发明引入了UCNPs，通过980nm长波长激光的组织高穿透性和低吸收性，深入小鼠体内激发被摄取的UCNPs使其转换出540nm的光来激活ChR1，达到激活神经元活动的目的。
首先将含有ChR1基因的质粒用病毒包被后(VChR1)，和含有钙兴奋相关蛋白基因的病毒RCAMP一起，从脑部感觉运动皮质区注射到小鼠脑部，四周后通过手术将背部脊髓部分通过背半切手术切断，并在伤口两侧注射PEG-UCNP或Glu-UCNP。为了验证UCNPs注射到伤口后是否能聚集在伤口部位进行光转换激活ChR1，而不是扩散到伤口附近的细胞间基质中，使得单位面积的UCNPs量过少而导致转换后的540nm光强过低，通过小动物荧光成像系统对不同时间点的伤口处UCNPs分布进行表征。将Glu-UCNP和PEG-UCNP以200μg/mL的浓度溶解在PBS中，pH为7.4。麻醉小鼠，取5-10μL材料溶液注射在背侧半切术后的小鼠脊髓伤口两端0.5mm处。在实施手术并注射UCNPs后的1，14，28和84天分别将相关小鼠麻醉后，呈俯卧位固定在纯黑色薄板上，依次分离伤口部位的皮肤和肌肉(实验使用黑鼠，黑色毛皮会吸收光线以至于无法具体观察到实验需要的波长范围的光)，用小动物活体荧光成像系统在980nm激光激发下观察小鼠背部伤口附近UCNPs转换出的540nm荧光信号，来检测UCNPs在伤口位置的分布，使用相关软件将伤口位置的每个区域的平均信号强度进行标准化分析来进一步定量比较。每组小鼠有5只平行样。结果如图6A所示，选取第1天(1D)，第14天(14D)，第28天(28D)和第84天(84D)六个时间点，在相应的时间点将小鼠麻醉后俯卧固定在纯黑色薄板上，为避免小鼠伤口处黑色毛皮影响成像结果，预先将伤口处的皮肤和肌肉分离，然后置于系统内观察。从实验结果上得知，随着时间延长，水溶性的UCNPs很好的分布在伤口附近，几乎没有太多的扩散现象。根据成像图对伤口处的荧光值进行统计学分析，即伤口处的UCNPs相对含量，从6B可知，从第二周(14D)后UCNPs有轻微扩散，但是大部分材料依然分布在伤口处及伤口附近。
随后，对Glu-UCNP能否被PSD95阳性的谷氨酸突触后神经元特异性吸附做了体外和体内的实验。图7为体外细胞培养实验显示PSD95阳性的谷氨酸突触后神经元的对Glu-UCNP的特异性吸附。(A)代表图显示培养状态下PSD95阳性的谷氨酸能突触后神经元对Glu-UCNP的吸收；(B-D)分别展示神经元标记抗体(Tuj1)、谷氨酸能突触后抗体(PSD95)、以及Glu-UCNP(D)。(E-H)分别是(A-D)图片中A图方框区域的放大图。实验结果证明含谷氨酸受体的神经元对Glu-UCNP有很高的特异性吸附量。
图8为在体实验显示PSD95阳性的谷氨酸突触后神经元的对Glu-UCNP的特异性吸附。(A)代表图显示在体条件下PSD95阳性的谷氨酸能突触后神经元对Glu-UCNP的吸收；(B)是A图方框区域的放大图。(C-F)分别展示病毒标记的皮质脊髓束(VchR1-GFP)、神经元标记抗体(Tuj1)、谷氨酸能突触后抗体(PSD95)、以及Glu-UCNP单通道的信号(D)。(G-K)分别是(B-F)图中对应的XY和YZ的重建图。实验结果显示受损的神经元轴突在光照的诱导下向谷氨酸突触后神经元的方向生长。
实施例6NaYF4:Yb3+,Tm3+纳米颗粒的合成
分别取YCl3(0.695mmol),YbCl3(0.30mmol),和TmCl3(0.005mmol),置于50mL三颈烧瓶中，加入12mL油酸和15mL十八烯。通氮气5min后将反应物升温至160℃，磁力搅拌0.5h以排除氧气和水分。然后将反应物冷却至室温。将4mmol氟化铵(148mg)和2.5mmol氢氧化钠(100mg)溶于10mL甲醇。超声10min使其完全溶解，然后逐滴加入降至室温的三颈烧瓶中。保持磁力搅拌2h后，将反应体系加热到100℃保温15min以除去甲醇，然后升温到300℃保持1h。反应结束后降至室温，用乙醇将产物在10000转下充分离心洗涤，然后用环己烷进行重分散，即得到NaYF4:Yb3+,Tm3+上转换纳米颗粒。
实施例7
将YCl3(0.695mmol)加入50mL三颈烧瓶中，再加入12mL油酸和15mL十八烯，升温至160℃保持30min后，将反应体系冷却到80℃。加入6mL含有NaYF4:Yb3+,Tm3+的环己烷溶液，并保温30min以除去溶剂环己烷，然后冷却到室温。将4mmol氟化铵(148mg)和2.5mmol氢氧化钠(100mg)溶于10mL甲醇。超声10min使其完全溶解，然后逐滴加入降至室温的三颈烧瓶中，室温下搅拌2h，加热到75℃保温10min以除去溶剂甲醇。除去甲醇后，将反应体系升温到300℃，在300℃下搅拌1h，反应结束后冷却到室温。用乙醇将产物在10000转下充分离心洗涤，然后用环己烷进行重分散，即得到NaYF4:Yb3+,Tm3+@NaYF4结构的纳米颗粒，其为核壳结构，其中NaYF4为壳。
按照实施例2的方法，在NaYF4:Yb3+,Tm3+@NaYF4结构的纳米颗粒表面修饰靶向分子，制备另外一种谷氨酸修饰的UCNPs，该产物同样可作为神经细胞修复制剂，其在980nm激发光下转换出的光在480nm处，激发的是ChR2，同样应用于神经修复。此外，靶向分子还可以选择乙酰胆碱、多巴胺、甘氨酸和肾上腺素等水溶性生物分子。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.非侵入式近红外光控的纳米材料在制备修复受损神经的工具中的应用，其特征在于：所述非侵入式近红外光控的纳米材料能将近红外光转换为可见光和/或紫外光；所述非侵入式近红外光控的纳米材料用于激活神经元细胞膜上的光敏离子通道蛋白；所述非侵入式近红外光控的纳米材料为上转换荧光纳米材料；所述上转换荧光纳米材料包括稀土元素掺杂的无机纳米材料以及水溶性生物分子，所述水溶性生物分子连接在稀土元素掺杂的无机纳米材料的表面，所述水溶性生物分子选择性的靶向神经元细胞。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述稀土元素掺杂的无机纳米材料包括基质材料和稀土元素离子，所述基质材料为NaYF4、Y2O3、YCl3和Y(CH3COO)3中的一种或几种，所述稀土元素离子为Yb3+、Er3+、Tm3+、Ce3+、Nd3+、Gd3+和Ho3+中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述水溶性生物分子为谷氨酸、乙酰胆碱、多巴胺、甘氨酸、肾上腺素和NO前驱体中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述近红外光的波长范围为750 nm-1400nm。
5.一种修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料，其特征在于：所述非侵入式近红外光控的纳米材料能将近红外光转换为可见光和/或紫外光，所述近红外光的波长范围为750 nm-1400 nm；所述非侵入式近红外光控的纳米材料用于激活神经元细胞膜上的光敏离子通道蛋白；所述非侵入式近红外光控的纳米材料为上转换荧光纳米材料；所述上转换荧光纳米材料包括稀土元素掺杂的无机纳米材料以及水溶性生物分子，所述水溶性生物分子连接在稀土元素掺杂的无机纳米材料的表面，所述水溶性生物分子选择性的靶向神经元细胞。
6.根据权利要求5所述的修复受损神经的非侵入式近红外光控的纳米材料，其特征在于：所述稀土元素掺杂的无机纳米材料包括基质材料和稀土元素离子，所述基质材料为NaYF4、Y2O3、YCl3和Y(CH3COO)3中的一种或几种，所述稀土元素离子为YB3+、Er3+、Tm3+、Ce3+、Nd3+、Gd3+和Ho3+中的一种或两种，水溶性生物分子为谷氨酸、乙酰胆碱、多巴胺、甘氨酸、肾上腺素和NO前驱体中的一种或几种。
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