蘭州大學(xué)成功研發(fā)柔性、可生物降解的超級(jí)電容器植入物

IT之家 11 月 22 日消息，蘭州大學(xué)物理學(xué)院近日更新動(dòng)態(tài)，在蘭偉教授的帶領(lǐng)下，柔性電子科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)生物可降解能源系統(tǒng)研究領(lǐng)域，取得了新的進(jìn)展。

該柔性電子科研團(tuán)隊(duì)針對(duì)體內(nèi)植入特殊應(yīng)用場景，全部選用生物可降解材料，通過構(gòu)建異質(zhì)結(jié)和利用凝膠電解質(zhì)的離子限域效應(yīng)，獲得電化學(xué)性能優(yōu)異的鋅離子混合超級(jí)電容器，將其作為生物可降解能源系統(tǒng)的電能儲(chǔ)存模塊。

科研團(tuán)隊(duì)為提升系統(tǒng)的持續(xù)供電能力，集成了無線充電模塊與電能儲(chǔ)存模塊，構(gòu)成一體式柔性生物可降解供能系統(tǒng)。

該系統(tǒng)能夠完全保形地粘附在生物組織三維表面上，不會(huì)造成生物組織的任何機(jī)械損傷。

無線電力輸送設(shè)備由鎂線圈組成，當(dāng)外部發(fā)射器線圈放置在植入物上方的皮膚上時(shí)，鎂線圈會(huì)為設(shè)備充電。

線圈在皮膚下吸收的能量通過電路，然后進(jìn)入由混合鋅離子超級(jí)電容器（電離器）組成的儲(chǔ)能模塊。就其特性而言，電離器處于電容器和化學(xué)電源（如電池）之間的中間位置。雖然超級(jí)電容器每單位體積存儲(chǔ)的能量比鋰電池少，但它們具有高功率密度，因此可以始終如一地提供大量能量。

利用 MTT 比色法對(duì)器件所用材料進(jìn)行了細(xì)胞毒性的評(píng)估，結(jié)果證實(shí)電化學(xué)氧化制備的 MoOx 微納米片和 AlgNa 電解質(zhì)具有較高的生物相容性。

器件封裝后，在模擬體液環(huán)境（37 ℃，0.1 mM PBS 溶液）中可以有效工作 30 天，任務(wù)完成后會(huì)完全降解。將器件植入到 SD 大鼠背部皮下六個(gè)月后，通過新陳代謝被完全吸收，期間未觀察到嗜中性粒細(xì)胞和明顯的炎癥。

IT之家附上論文參考地址：Hongwei Sheng et al.,A soft implantable energy supply system that integrates wireless charging and biodegradable Znion hybrid supercapacitors.Sci. Adv.9,eadh8083(2023).DOI:10.1126/sciadv.adh8083。

蘭州大學(xué)新聞稿地址：http://phy.lzu.edu.cn/info/1051/13242.htm。