北京
一项最新研究中，研究人员开发了摩擦纳米发电机，利用心跳运动为无导线起搏器供电，功率密度较以往提升十倍。动物实验成功刺激心脏，有望免除电池耗尽后多次手术更换的困扰，但心脏扭动与软组织阻尼仍需优化。关注详情。
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心脏起搏器救人性命，却受制于一块“短命”电池。传统无导线起搏器如美敦力Micra，虽然仅维生素药丸大小，但是电池占据超一半体积且寿命仅7-10年，一旦耗尽取出困难，常需留置旧机再植入新机，年轻患者一生可能多次承受置换痛苦。
近日，一项突破性研究提供了长期解决方案：利用心跳自身机械能供电，打造终身免换的无电池起搏器。研究人员设计了一种振荡式摩擦纳米发电机，紧凑嵌入现有Micra起搏器的钛壳内（替换原电池仓）。
这个装置核心为多层电极板对，一面镀正电铜，另一面覆负电氟化乙烯丙烯薄膜。每次心跳压缩电极使其接触分离，产生微小电荷，直接驱动起搏器或储存于微型电容器。
实验室测试中，该装置功率密度达276.6微瓦/立方厘米，较此前纳米发电机提升一个数量级，足以满足起搏器能耗。材料成本低廉且机械结构可承受数亿次振荡，理论上与起搏器同寿命。
研究团队在猪体内植入原型机并观察一个月。功能性测试中，纳米发电机成功产生心脏刺激信号，未出现超出传统起搏器的不良反应，初步验证生物兼容性。
但是这种新型起搏器进入临床应用尚早：由于心脏组织为柔软基底，削弱了振荡器的机械运动幅度，实际功率未达实验室峰值；而且心脏运动为扭转而非纯上下位移，能量转化效率受影响。研究人员正着手优化结构，将不规则扭动高效转化为振荡发电。
该技术若成熟，将不仅免除电池更换手术（每次面临感染、血管损伤风险），还能为下一代智能心脏植入物提供可靠自供能平台：更小的体积、更强的诊断治疗功能，让个性化心脏护理成为可能。
这项突破性技术离“一次植入，终身使用”的梦想更近了一步。但是商业化与临床试验仍需数年，目前尚无证据表明该设备能在人体中稳定工作，优化设计及长期可靠性验证尚在进行中。
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