你的心跳可“发电”(2)

　　“让心脏起搏器能够以自驱动的方式运行，这是一件很有意义但也极具挑战性的事。我们的研究重点在于，如何通过自驱动的方式大大延长目前植入式心脏起搏器的使用寿命，甚至实现‘一次植入，终生使用’。”李舟表示。

　　挑战：植入式器件小型化

　　2014年，李舟带领团队再接再厉，重新设计制备了可用于生物体内能量收集的植入式摩擦纳米发电机，并将其植入大鼠体内，成功收集并转化了大鼠呼吸运动所产生的能量，再以电能的形式储存起来，最终实现了心脏起搏器原型机的驱动。

　　向着科学的高峰继续攀登，如今，王中林、李舟等人研制出新一代、真正意义上的自驱动心脏起搏器——共生型心脏起搏器（SPM）。试验显示，目前在每一个心脏运动周期SPM可获得能量0.495μJ（微焦耳），高于心脏起搏器发出一次起搏电脉冲的阈值能量（通常为0.377μJ）。换句话说，SPM在每次心动周期所收集的能量已经超过了起搏人类心脏所需要的能量。

　　“SPM可实现‘一次心跳，一次起搏’，这对自驱动心脏起搏器迈向临床和产业化具有重要意义。”李舟说，目前，研究团队在细胞层面验证了植入式共生心脏起搏器的生物相容性，之前的研究工作也证实这类器件具备良好的组织相容性和血液相容性。“可以说，器件的生物相容性是非常良好的。”李舟表示。

　　据介绍，SPM的工作原理是将一个纳米材料组装成的柔性薄片器件贴附在心脏表面，当心脏跳动时，薄片发生形变并产生电能。目前，SPM已在大型动物（猪）体内实现了“全植入”的自驱动运行，并成功开展了大动物模型心律不齐的治疗。

　　不过，植入式器件的生物安全性仍需要经过长期严谨的研究验证。“此外，虽然器件获得的能量已经达到0.495μJ，但要使其实现更多功能，满足更多应用场景的需求，这些能量仍然不够。”李舟透露，下一步，他们的研究重点是植入式器件的小型化、长效的生物安全性等，预计在5至10年内有望开展临床试验。