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在心脏里建起一座生理性“发电站” |
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一体化柔性压电纳米发电机自供电起搏技术研发获进展 |
科技日报讯 （记者吴纯新 通讯员杨岑）7月18日，记者从武汉大学人民医院获悉，该院推进交叉融合创新，组建联合研究团队探索出超微型、可自供电的一体化柔性压电纳米发电机，应用于心脏希氏束生理性起搏。这项研究成果，探析了自供电技术用于心脏希氏束生理性起搏，防治心动过缓的临床应用前景。武汉大学人民医院心血管医院江洪教授、余锂镭教授团队与武汉大学人民医院特聘教授国世上教授团队，共同开展的上述创新研究，并在国际学术期刊《纳米能源》在线发表。
作为严重心动过缓患者的“救命神器”，心脏起搏器是植入体内的电子治疗设备，通过释放电池电能，借助植入到心肌的电极来激活心肌细胞，以治疗严重心动过缓等相关疾病。
1958年第一台心脏起搏器植入人体以来，目前全球约有300万人使用心脏起搏器，每年约有60万患者接受心脏起搏器植入，并以每年15%的速度增长。现行通用的心脏起搏器，依靠纯锂电池发电，电池体积较大，电池耗尽后，还需重新手术更换。
心脏起搏技术研发，从最早只要满足能够使心脏跳动，逐渐追求更符合心脏本身的电生理传导，再到具有维持心脏原有电机械活动特定规律的生理性起搏。当前心脏起搏器研究的前沿中，希氏束起搏能模拟心脏电活动由希氏束到心室的正常激动和传导，被认为是心脏生理性起搏的最佳方式。
专家认为，未来心脏起搏器的重点发展方向是起搏器设备微型化、设备供电持久化、起搏方式生理化、设备植入的微创或无创化。针对这一国际前沿研究方向，武汉大学人民医院明升手机版与物理研究院研究团队开展交叉融合创新，研究探索汇集较好的生物相容性、高供电性、拉伸性、防水性于一体式的柔性压电纳米发电机，应用于希氏束生理性心脏起搏领域。
据介绍，柔性压电纳米发电机具有自供电特点。它可将心脏自身跳动产生的生物机械能转化为电能，优化心脏起搏器的能源供应，以实现更长工作时间应用潜力。同时，自供电起搏关键器件体积较小，宽度仅0.5厘米，为未来起搏器设备微型化和植入微创化，提供较好的探索方向。
研究过程中，上述研究团队主要探索使用一体化柔性压电纳米发电机自供电起搏技术，验证了对于希氏束等心脏多个起搏部位的起搏效应。
一体化柔性压电纳米发电机可成功将机械能转化为电能，实现为LED灯供电。同时可像发电站一样，将心脏搏动的机械能，自动转化为电能并存储，为心房、心室、希氏束等多个位点起搏提供能量。
在实验中，研究团队通过心外膜记录希氏束电位确定起搏位点，利用自供电技术成功实现了希氏束生理性起搏。专家表示，这一研究有较好的转化价值，对于临床上防治心动过缓提供新的应用前景。
武汉大学人民医院明升手机版与物理研究院院长徐红星院士表示，明升手机版与物理交叉融合推动国产化医疗产品的开发与应用，符合“面向人民明升m88健康”的科技创新发展方向。
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