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纯天然生物摩擦纳米发电机可在体内发电

科技日报讯 (记者李大庆)现在,可植入医疗电子器件的使用越来越多,其电源主要依赖于商业可充电及不可充电电池。一旦此类电源达到使用寿命,病人不得不接受二次手术将其从体内取出。我国科学家开发出纯天然生物全可吸收摩擦纳米发电机,既可生物降解,又可将生物机械能转化为电能。相关研究成果发表在最新一期的《先进材料》上。

植入式摩擦纳米发电机(iTENG)是一种可植入体内的能源转换装置,它可用于收集不同形式的生物机械能,并将其有效转换为电能,此类生物机械能可源于心跳、呼吸、肢体运动及脉搏跳动等。大量的实验已证明iTENG转换的电能可成功用于心脏起搏、健康监测及细胞组织工程。近日,在中科院北京纳米能源与系统所首席科学家王中林、研究员李舟及北京航空航天大学教授樊瑜波的指导下,博士江文、博士生李虎和刘卓等利用五种自然来源的可降解材料(纤维素、甲壳素、丝素蛋白、米纸、蛋清),开发出不同类型的纯天然生物全可吸收摩擦纳米发电机(BN-TENGs)。

BN-TENGs具有良好的生物相容性、生物降解可调节性及生物可吸收性。它同时还具有高效的生物机械能转化效率,可实现在体内及体外正常工作,并将生物机械能有效转化为电能。该工作实现了BN-TENGs在体内及体外的可控降解。

研究人员还将开发的BN-TENGs作为电压源用于功能失调的心肌细胞,成功调节了心肌细胞的跳动速率。当BN-TENGs完成预定任务,被植入到SD大鼠体内后,可被SD大鼠降解并吸收。新开发的BN-TENGs具有作为电源驱动可植入医疗电子器件的巨大潜力,在完成其既定任务后,可被生物体自行降解吸收,避免了病人进行二次手术。

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