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电刺激（ES）作为新兴的电子药物,提供了一种有效的方法来治疗各类神经损伤和退行性疾病。然而,现有庞大的外部电控设备和穿刺电极不适用于大多数患者,并导致各种并发症;已开发的植入式神经电刺激系统通常采用电池供电或无线电磁供电,频繁的手术更换电池和电磁发热问题容易引发术后风险。此外,传统电刺激系统恒定的电学参数经常引起神经刺激惰性,导致临床治疗效果欠佳。随着自供电柔性电子技术的快速发展,可穿戴和可植入的自供电电子器件在生理信号监测、器官活动调节、组织工程等生物医学领域展现出了巨大的应用潜力,为解决上述挑战奠定了技术基础。为此,本文以自供电柔性纳米发电机为核心元件,开发了植入式和可穿戴自供电仿生电刺激系统,实现对外周神经长期、自主、闭环式的生理同步电刺激,进而消除神经刺激惰性并加速外周神经损伤（PNI）的修复。主要的研究内容和结论如下:（1）设计了新型高性能摩擦-压电混合式纳米发电机（TP-h NG）为实现神经电刺激系统的自供电功能,并获得最优的神经电刺激参数,本工作开发了一种新型摩擦-压电混合纳米发电机用于生理运动的机电转换。TP-h NG表现出高电学输出（32 V/cm~2/k Pa）,最高输出功率密度可达72 m W/m~2,能够在400 s内快速的充满1μF的电容器。同时,基于摩擦电效应和压电效应的协同耦合,TP-h NG具有超高的灵敏度,可以感应人体脉搏、呼吸和咳嗽等弱机械形变并产生较大的输出电压（0.09-1.4V）。此外,TP-h NG也显示出良好的耐疲劳性以及生物相容性。这些特性使得TP-h NG能够长效的感应生理运动并进行机电耦合输出,从而为神经界面调节提供源源不断的电荷注入。（2）开发了含有痕量PEDOT的生物可降解导电神经导管为实现电刺激信号精准递送以及创造优良的神经再生微环境,本工作开发了一种可降解的导电神经导管（NGC）。导管的内层为核壳结构导电纳米纤维,用于神经界面电荷的传递;外层为纳米多孔结构的聚-L乳酸（PLLA）,提供力学支撑并允许神经营养因子渗透进导管内部。核壳结构导电纳米纤维是通过开发聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）纳米界面涂覆技术和硫酸处理工艺去除PSS制备的。这种设计策略不仅获得了高导电性的可降解神经导管（导电率达0.173±0.002 S/cm）,同时PEDOT掺杂含量仅为0.89±0.11wt%。如此痕量的PEDOT可在NGC的降解过程中随着体液排出体外而不会引起生物毒性。这项工作解决了导电高分子掺杂含量与生物降解性无法平衡的矛盾,为组织工程支架的设计提供了一种有效的方法和思路。（3）构建了全植入式神经电刺激系统并实现了长节段PNI的修复本工作基于上述开发的摩擦-压电混合式纳米发电机和可降解导电神经导管,发展了一种全植入式自供电神经电刺激系统（FI-NES）。其中,TP-h NG被植入在胸部的浅表皮下将呼吸的生理运动转化为电刺激信号,并通过经皮的导线传递至NP-NGC以刺激PNI再生。由于呼吸运动是自发且源源不断的,FI-NES系统可在整个神经再生过程中提供长期有效的电刺激。此外,FI-NES系统可根据不同的生理状态为PNI恢复提供生理同步的电刺激信号。动物临床试验结果表明,在FI-NES系统电刺激治疗下,SD大鼠坐骨神经长段缺损的恢复效果显著接近临床金标准（神经自体移植）。这种柔性和小型化的FI-NES系统也适用于其他组织损伤或神经退行性疾病的治疗,为未来植入式自驱动生物电子的设计奠定了坚实基础。（4）构建了可穿戴仿生神经电刺激系统用于神经调节生物电子设备的植入通常需要较大的手术切口,具有复杂性和危险性,因此以方便的可穿戴形式进行神经疾病的治疗更容易被患者接受。本工作基于全纤维摩擦结构的TP-h NG,开发了一种弹性生物电子绷带用于构建可穿戴自供电神经电刺激系统。通过对生物电子绷带的结构和材料进行精心设计,可穿戴神经电刺激系统可自发地将自主神经系统（ANS）控制的呼吸运动转化为仿生电脉冲（Bio-i ES）,其在强度和频率上直接同步于自主神经冲动。Bio-i ES的这种仿生特性可以为神经损伤、癫痫、阿尔兹海默症等神经系统疾病提供持久的动态刺激调节,有望消除传统电刺激在长期治疗中引发的各种并发症。（5）发现了仿生电子信号消除神经电刺激惰性的方法并探明了其生理机制传统的恒电位刺激经常诱发神经刺激惰性,导致神经疼痛、生长抑制以及刺激失效等并发症。受内源性电神经信号固有的生理适应功能启发,基于上述开发的可穿戴仿生神经电刺激系统,本工作利用Bio-i ES与自主神经冲动高度同步的仿生特性消除神经刺激惰性,从而实现持久的神经调节。作为体内治疗的示范,选取长节段的PNI作为神经系统疾病模型,评估Bio-i ES消除神经刺激惰性以加速神经再生的效果。细胞通路机制分析表明,Bio-i ES的仿生特性使其能够在长期刺激中避免细胞膜表面电荷的积累,从而根据实时的生理状态自发的调节细胞膜上的电压门控钙离子通道（VGCC）,实现对新生神经细胞和组织中的再生相关的信号通路持久激活。Bio-i ES消除神经刺激惰性的策略将推动下一代智能生物电子器件从有源到无源、从机械程序化到生物反馈仿生的范式转变。