助力植入设备！可生物降解电池问世-搜狐

　　导读

　　智能无线传感器在医学领域蓬勃兴起，但由于需要通过外部提供电源，只能应用在皮肤表层。澳大利亚伍伦贡大学与塔夫茨大学研究人员合作研发出一种可生物降解电池，电压能达到0.87V，足以为植入式医疗传感器供电，且45天后几乎完全分解。

　　智能无线传感器在医学领域蓬勃兴起，它能检测人体内状况并传输图像、刺激伤口愈合、智能给药。由于受到体外电池供电影响，这些设备只能埋在皮肤表层。塔夫茨大学(Tufts University)Fiorenzo G. Omenetto 与伍伦贡大学（University of Wollongong）Gordon G. Wallace研究团队合作，由柔软的丝绸薄膜制备出柔性电池，即可以为电子设备供电，还可以在体内降解，为智能传感器在体内应用提供了新方案。该文章发表在《ACS Energy Letters》上。

　　蚕丝蛋白（SF）是一种天然存在的可生物降解蛋白质，在医用仿生领域属于网红级选手。由于它能捕获或稳定化学物质及生物活性分析，进而赋予蚕丝蛋白新功能，研究人员将蚕丝蛋白与同样具有生物相容性的离子液体(IL)硝酸胆碱([Ch][NO3])混合,将硝酸胆碱固定，制成离子导电膜(SF-[Ch][NO3])，作为电池电解质（图1）。Mg及其合金（包括AZ31）作为公认的可生物降解电池阳极沉积在蚕丝蛋白膜上作为电池阳极（AZ31-SF; 图2 a），Au纳米颗粒沉积在蚕丝蛋白膜上作为电池阴极（Au-SF; 图2 a）。为保护电池阴阳极及电解质，研究人员将非结晶蚕丝膜制成胶框封装在两个电极膜之间。胶框为中空结构，外部与上下电极薄膜大小一致，内部开口尺寸远大于电池的阴阳两极和导电薄膜，形成小型空气袋，即便封装后，也能为阴极反应提供氧气（图2 a）。

　　

图1 离子导电膜制作过程

　　邮票大小的170μm厚的可生物降解电池电压为0.87V，其功率可以满足植入式智能传感器，同时AZ31的厚度与电池放电时间呈正相关（图2 b）。通过在封装电池顶部添加的蚕丝膜保护层，可延长电池电压的稳定性（图2 c）。该装置在蛋白酶缓冲液中45天后几乎完全分解，仅留下惰性的金纳米颗粒（图2 d）,生物安全性高。如果SF-Au膜可进一步降解至几百纳米，那么金纳米颗粒最终可通过肾脏排出体外。

　　

图2 封装可生物降解电池的器件结构，放电性能和生物降解过程。

　　毋庸置疑，具有生物相容性和可生物降解得柔性电池将为智能无线传感设备的能源问题提供新的解决方案。

　　参考文献：

　　Jia, X.; Wang, C.; Ranganathan, V.; Napier, B.; Yu, C.; Chao, Y.; Forsyth, M.; Omenetto, F. G.; MacFarlane, D. R.; Wallace, G. G., A Biodegradable Thin-Film Magnesium Primary Battery Using Silk Fibroin–Ionic Liquid Polymer Electrolyte. ACS Energy Letters, 2017, 2 (4), 831-836.