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大脑是生命体内结构和功能最复杂的器官，其中，与神经相关的多数脑部疾病的发病原因依然不为人们所知。神经调控对基础研究中确定细胞功能，以及对神经疾病的治疗具有重要意义。因此，亟需研发调控脑神经活动的无损精准的远程控制技术。 本课题将高效的电极刺激和无损的光刺激相结合，制备一种利用光电效应刺激神经细胞的二氧化钛-金复合纳米粒子，实现更为精确安全的神经调控效果。课题研究思路为利用氧化钛这类半导体在特殊波段光照下可以产生电子-空穴对的原理，在氧化钛表面连接金纳米粒子，由于氧化钛的功函数小于金的功函数，氧化钛与金纳米粒子产生接触电势差，氧化钛的光生电子在接触电势差作用下流动到金纳米粒子上，改变神经细胞膜内外电势差，从而使神经细胞去极化而产生兴奋，达到神经调控的目的。 在本课题中，首先进行了二氧化钛-金复合纳米粒子的制备研究。用热解法制备了分散良好的疏水TiO2纳米晶和N掺杂的TiO2纳米晶，用水解法制备了水相TiO2纳米晶。用THPC还原法、硼氢化钠还原法、乙二醇还原法分别制备了粒径为2～5nm、12nm、45 nm的金纳米粒子。通过酸洗、配体交换、油酸氧化、包覆SiO2壳层、配体包覆等方法对疏水TiO2进行表面改性的研究，在改性后的TiO2表面连接上2～5 nm的金纳米粒子，成功制备了分散性良好的二氧化钛-金复合纳米粒子(NCs)。紫外可见吸收谱表明，NCs不仅在380 nm有较陡的吸收边，而且在较宽的可见光区域均有吸收。NCs在405 nm光照下产生光响应电流，相比于单一TiO2纳米晶的光电流显著增强。 在细胞实验中，在无光照和405 nm光照2min的条件下，NCs的24 h细胞毒性均较低。分别用膜电位荧光染料和钙离子染料检测NCs使PC12细胞去极化的过程，证明NCs在405 nm光照下可有效使PC12细胞去极化。选择PTZ诱导的癫痫斑马鱼模型，初步评估了NCs对癫痫的抑制效果。结果表明，NCs在405 nm光照下可有效减轻癫痫斑马鱼的抽搐症状，降低其运动频率，癫痫抑制率达40.5％。 本课题利用具有光电转换效应的二氧化钛-金复合纳米粒子产生光生电子流进行神经调控，具有光控响应、精确度高、无侵入性等优点，该研究将为更加精准的神经科学研究实验的设计和神经疾病的治疗提供借鉴。