據(jù)外媒報道，盡管近年來醫(yī)學(xué)植入技術(shù)已飛速發(fā)展,但大多數(shù)醫(yī)學(xué)植入物仍需使用傳統(tǒng)電池，這些電池含有對人體有害的有毒化學(xué)物質(zhì)，也需要定期進(jìn)行更換，導(dǎo)致痛苦和危險的外科手術(shù)。而現(xiàn)在一種被稱為“生物超級電容器”（biological supercapacitor）的新型儲能系統(tǒng)可以使無需電池的可植入設(shè)備無需進(jìn)行更換。

此前一個德國研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種從患者血糖中獲取能量的生物燃料電池; 而一個韓國團(tuán)隊(duì)也曾研發(fā)由患者身體自身肌肉驅(qū)動的心臟起搏器。另外美國斯坦福大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種對植入設(shè)備進(jìn)行無線充電的新方法。

而現(xiàn)在加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)和康涅狄格大學(xué)的一組研究人員設(shè)計(jì)了一個生物友好的超級電容器系統(tǒng)，使用生物體液電解質(zhì)（如血清和尿液）進(jìn)行充電。其能與能量收集器一起工作，能夠?qū)崃亢瓦\(yùn)動轉(zhuǎn)換成存儲在超級電容器中的電力。

這項(xiàng)研究的作者Islam Mosa解釋說：“與通過化學(xué)反應(yīng)并利用有毒化學(xué)物質(zhì)和電解質(zhì)儲存能量的電池不同，這種新一代生物超級電容器通過利用血清中容易獲得的離子或帶電分子來儲存能量。”

新的“生物超級電容器”包含由石墨烯（被改性人類蛋白質(zhì)覆蓋）制成的電極組成，而生物體液則充當(dāng)電解質(zhì)。與未改性石墨烯氧化物在低劑量時會引起毒性細(xì)胞損傷不同的是， 由該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的蛋白質(zhì)改性石墨烯氧化物納米復(fù)合材料在高濃度下對小鼠胚胎成纖維細(xì)胞和細(xì)胞培養(yǎng)物沒有毒性。

該團(tuán)隊(duì)表示，這種柔性生物電容器裝置的尺寸僅為1微米厚，可以抵抗身體內(nèi)部的“機(jī)械應(yīng)力”，并具有與目前用于起搏器的鋰薄膜電池相當(dāng)?shù)哪芰棵芏取ｋm然超級電容器尚未被廣泛應(yīng)用到醫(yī)療植入器件中，但研究人員聲稱該技術(shù)具有這種用途的潛力。

UCLA博士后研究員Maher El-Kady表示：“將能量收集器與超級電容器相結(jié)合，可為終身植入式設(shè)備提供無窮無盡的能量，可能永遠(yuǎn)不需要更換。我們的研究重點(diǎn)是定制設(shè)計(jì)我們的超級電容器以有效地捕獲能量，并找到一種使其與人體相容的方式。”

該團(tuán)隊(duì)在《先進(jìn)能源材料》(Advanced Energy Materials)雜志上發(fā)表了這項(xiàng)研究成果。