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2018科研工作进展-完全生物可吸收基于天然材料的摩擦纳米发电机

07月26日


植入式摩擦纳米发电机(iTENG)可用于收集不同形式的生物机械能,并将其有效转换电能,实验已证明iTENG转换的电能可用于心脏起搏、健康监测及细胞组织工程。

本工作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)。研究对五种天然材料进行两两组合测试,对其摩电序进行了排列,为将来设计天然可降解BN-TENGs,以及其他能源收集器件的结构及材料选择提供了研究基础和数据。 研究发现BN-TENGs具有良好的生物相容性,生物降解可调节性生物可吸收性,以及高效的生物机械能转化效率,BN-TENGs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。同时,研究人员将开发的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完成预定任务后,植入到SD大鼠体内,BN-TENGs可被SD大鼠降解并吸收。该工作为心率过缓、心率不齐等疾病提供了新的治疗方法。此外,该工作开发的BN-TENGs可作为电源驱动可植入医疗电子器件,在完成其既定任务后,可被生物体自行降解吸收,避免二次手术。

   

a) BN-TENGs 的所有聚合物成分均来自自然界; b) 所制备的 BN-TENG 由 NBP 和镁(Mg)电极组成,具有垂直接触分离模式; c)薄膜都具有一定的透明度和灵活性; d) 当外力使摩擦层接触时,感应电子将回流并产生反向电流


(审核:)
编辑:姚杰

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