来源:Nature Communications 发布时间:2019/5/10 14:37:02
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猪体内的自驱动心脏起搏器

论文标题:Symbiotic cardiac pacemaker

期刊:Nature Communications

作者:Han Ouyang, Zhuo Liu, Ning Li, Bojing Shi, Yang Zou, Feng Xie, Ye Ma, Zhe Li, Hu Li, Qiang Zheng, Xuecheng Qu, Yubo Fan, Zhong Lin Wang, Hao Zhang, Zhou Li

发表时间:2019/04/23

数字识别码: 10.1038/s41467-019-09851-1

原文链接:http://t.cn/EScTSjX

微信链接:https://mp.weixin.qq.com/s/KpAocMBm6HBg3LUgrnnORQ

《自然-通讯》本周发表的一篇论文Symbiotic cardiac pacemaker,介绍了一种无需电池、可以收集心跳产生的能量的装置,并以此给心脏起搏器供能。这一装置被植入成年猪体内后,还能纠正窦性心律不齐(一种心脏节律不规则)

图1: 可植入式起搏系统概览。图源: Ouyang等

目前的心脏起搏器等植入式医疗器件主要依靠电池供能,这些电池不仅笨重坚硬,而且寿命较短。植入式自驱动能量收集器可用于生理调节,但目前只在能量需求较低的小型动物和细胞模型上进行过展示。

中国科学院北京纳米能源与系统研究所的李舟、美国佐治亚理工学院的王中林和同事开发了一种可植入式发电机,可以从心脏搏动中收集足够的能量,为商用起搏器供能。这个能量收集器具有良好的生物相容性和机械耐久性,另配有一个电源管理单元和一个起搏器。作者在猪体内证实,他们的这个可植入系统不仅可以进行心脏起搏,还能纠正窦性心律不齐,防止病情恶化(如窦性停搏和心室颤动),避免可能导致的死亡。

图2:活体中的能量收集和电表征。图源:Ouyang等

尽管这一系统还需在尺寸、效率和长期生物安全性方面做进一步优化才能最终用于人体,但每次心动周期所收集的能量已经超过了人类心脏起搏所需要的能量。作者认为这一技术在组织工程、神经再生和干细胞分化这些领域或具有广泛的应用前景。

摘要:Self-powered implantable medical electronic devices that harvest biomechanical energy from cardiac motion, respiratory movement and blood flow are part of a paradigm shift that is on the horizon. Here, we demonstrate a fully implanted symbiotic pacemaker based on an implantable triboelectric nanogenerator, which achieves energy harvesting and storage as well as cardiac pacing on a large-animal scale. The symbiotic pacemaker successfully corrects sinus arrhythmia and prevents deterioration. The open circuit voltage of an implantable triboelectric nanogenerator reaches up to 65.2 V. The energy harvested from each cardiac motion cycle is 0.495 μJ, which is higher than the required endocardial pacing threshold energy (0.377 μJ). Implantable triboelectric nanogenerators for implantable medical devices offer advantages of excellent output performance, high power density, and good durability, and are expected to find application in fields of treatment and diagnosis as in vivo symbiotic bioelectronics.

阅读论文全文请访问:http://t.cn/EScTSjX

期刊介绍:Nature Communications (https://www.nature.com/ncomms/) is an open access journal that publishes high-quality research from all areas of the natural sciences. Papers published by the journal represent important advances of significance to specialists within each field.

The 2017 journal metrics for Nature Communications are as follows:

•2-year impact factor: 12.353

•5-year impact factor: 13.691

•Immediacy index: 1.829

•Eigenfactor® score: 0.92656

•Article Influence Score: 5.684

(来源:科学网)

 
 
 
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