微型软锂离子电池为生物集成设备和机器人提供了新的可能性

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牛津大学的研究人员在实现微型软电池方面迈出了重要一步，这种电池可用于各种生物医学应用，包括心脏组织的除颤和起搏。这项研究已发表在《自然化学工程》杂志上。
微型智能设备（小于几立方毫米）的发展需要同样小的电源。对于与生物组织相互作用的微创生物医学设备，这些电源必须由软材料制成。
理想情况下，这些电池还应具有高容量、生物相容性和生物降解性、可触发激活以及远程控制等特性。迄今为止，还没有一种电池可以同时满足这些要求。
为了满足这些要求，牛津大学化学系和药理学系的研究人员开发了一种由生物相容性水凝胶液滴构成的微型软锂离子电池。
该团队去年在《自然》杂志报道的技术是表面活性剂支撑组装（利用类皂分子辅助组装），将三个体积为10纳升的微尺度液滴连接起来，两端分别包含不同的锂离子粒子，从而产生输出能量。
“我们的水滴电池是光激活的、可充电的，使用后可生物降解。到目前为止，它是最小的水凝胶锂离子电池，具有优越的能量密度，”这项研究的首席研究员、洛桑联邦理工学院的助理教授张宇嘉博士（牛津大学化学系）说。
“我们使用液滴电池为合成细胞之间带电分子的运动提供动力，并控制小鼠心脏的跳动和除颤。通过加入磁性粒子来控制运动，电池还可以充当移动能量载体。”
概念验证心脏治疗是在心律失常资深电生理学家雷明教授（药理学系）的实验室进行的。他说：“心律失常是全球范围内导致死亡的主要原因。我们在动物模型中的概念验证应用展示了一种令人兴奋的新途径，即使用无线和可生物降解的设备来治疗心律失常。”
该研究小组负责人哈根·贝利教授（化学系）表示：“这种微型软锂离子电池是张博士开发的一系列微型电源组中最为复杂的，它为可在生理条件下运行的生物相容性电子设备带来了美好的未来。”
研究人员已通过牛津大学创新中心提交了专利申请。他们设想，这种微型多功能电池（尤其适用于生物应用的小型机器人）将在包括临床医学在内的各个领域开辟新的可能性。