2026-01-22 20:54:55
不需要电池，从心脏自身的跳动中捕获动能！记者从中国科学院大学获悉，历经近七年联合攻关，该校联合清华大学、北京大学/北医三院、阜外医院等多家单位组成的研究团队，成功研发出胶囊尺寸的微型共生型自供电无导线心脏起搏器。相关研究成果的论文近日在《自然生物医学工程》上发表。
对心脏病患者而言，植入式心脏起搏器是恢复正常心律的“救命神器”，但长期以来，一个棘手问题困扰着医生和患者：植入式设备电池耗尽后，患者必须接受二次手术更换设备。这种手术不仅创伤远超首次植入，还伴随着更高的医疗风险，同时带来沉重的经济压力。因此，实现“终身免维护运行”，成为植入式电子设备领域追求的终极目标，而如何突破终身服务所需的临界能量供应，是该领域面临的核心挑战。
破解这一难题，中国科学院大副教授欧阳涵联合清华大学李舟教授、阜外医院华伟教授团队跳出传统设备设计思路，从“对立统一”的事物发展规律出发，重新审视植入式器件与人体的关系。团队发现，当前设备与人体的“单向依赖”交互模式，与自然界和人类社会普遍遵循互利共生的规律（例如遍布全球的植物与菌根微生物的紧密共生关系）相悖。受此启发，研究团队于2019年提出“共生生物电子”创新理念，并成功研制出共生型心脏起搏器，相关成果发表于《自然·通讯》。此后，团队持续拓展该理念的应用边界，在骨修复、神经调控及生物可吸收电子器件等领域持续取得进展。
欧阳涵介绍,这款起搏器集成了高效能量再生模块：它能通过电磁感应技术，从心脏自身的跳动中高效捕获动能，并将其转化为电能。测试显示，其最高平均输出功率可达120微瓦已突破起搏器终身运行约5微瓦的临界功率阈值，可稳定驱动起搏电路，实现对心脏节律的精准调控。“换句话说,不需要电池，仅仅依靠心脏跳动即可维持起搏器的正常运行。”
不仅如此，器件还采用高度微型化设计，兼具优异的生物相容性与血液相容性，支持经导管微创植入手术，经股静脉植入到心脏内部，大幅降低手术创伤；团队创新设计的极简磁悬浮能量缓存结构，不仅最大限度减少了能量损耗和机械摩擦，还实现了近零启动阈值、高动能转换效率及稳定的心内平均输出功率，同时简化系统复杂度，提升了设备的长效稳定性。
据了解，在猪三度房室传导阻滞心律失常模型中，该共生型起搏器在国家心血管病中心动物实验中心完成了为期一个月的自主运行测试。实验期间，它持续实现能量自供给，同时稳定发挥起搏治疗功能，有效调控实验动物的心脏节律，充分验证了其临床转化可行性。
“这一技术突破有望将起搏器的使用寿命延长至与自然心脏一致的水平，彻底解决二次手术的痛点，为植入式电子器件实现真正意义上的‘终身免维护’和‘人机共生’开辟了全新路径。”欧阳涵表示。（经济日报记者 沈慧）