近年来，新一代植入式医疗电子设备由于其外型或使用上更为灵巧、方便，已成为全球医疗研发热点，它能够修复人体机能，实时监测各种健康数据。例如，心脏起搏器能够帮助心脏保持正常跳动，脑传感器可以监测患者大脑中潜在的危险肿胀，然而，当植入式电子设备的电源耗尽时，为避免引起炎症或者副作用，它们需要被移出体外，但是移除手术可能会引发潜在的危险并发症，如何有效规避风险并为植入式电子设备提供足够功耗？科学家们正致力于研制一种需要时可以安全植入体内，一旦不再需要即可溶解的植入式瞬态电子器件。这种由可降解的有机和无机材料制造的瞬态电子器件是一个新兴的研究领域，在体内传感器和治疗仪器两方面都有巨大的潜力。
针对上述问题，中国科学院北京纳米能源与系统研究所研究员李舟和王中林课题组提出了一种生物全可降解的摩擦纳米发电机（BD-TENG），可有效收集体内的生物机械能并转换为电能，同时给各种植入式瞬态电子器件供电。该器件在生物体内完成其工作周期后可以自动降解并被吸收，没有任何副作用。
助理研究员郑强基于常见的摩擦电效应和静电感应原理，选用轻质柔软、来源广泛且生物相容性良好的几种生物可降解的高分子材料，开发出该可降解的能源转换装置。该器件受到生物机械力作用时，由两种不同得失电子能力的可降解薄膜材料构成的摩擦层会持续地接触分离，一个材料的表面可以从另一个材料表面得到电子，从而产生持续的电输出。
在该研究中，研究人员通过使用不同材料来构建BD-TENG，其电输出能力和降解特性能够根据植入式电子器件具体的电力需求来进行个性化的设计。开发的生物降解纳米发电机（BD-TENG）功率密度达到32.6 mW/m2，使用寿命则在几小时到几年之间可以进行调控。研究者们利用BD-TENG来给基于两个互补的微栅电极的神经刺激装置通电，产生一个直流脉冲电场，成功实现了神经细胞的定向生长，显示出其用于神经修复过程的可行性，同时表明了其作为瞬态医疗器件电源的潜力。未来的设备可以被来自心跳或者呼吸的机械能所驱动，“我们的研究结果提供了实现电子设备全可降解的有效途径”，王中林说道，“BD-TENG可以回收和利用人体生物机械能，并使整个装置可以在体内被吸收，而不需要通过额外的手术移除。”
该课题获得中组部“顶尖千人及团队”、国家自然科学基金委和北京市科委的项目支持，相关论文发表在Science子刊Science Advances 3月4日版上(DOI: 10.1126/sciadv.1501478)。
