可植入的离子电池和其催化剂的骨质生成-免疫调节双功能
Feng Zhang1, Yubo Zheng2, Liang Wang1
1State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University Jinan 250100, P. R. China.
ACS nano
|July 31, 2024
概括
这项研究引入了一种新的生物相容离子电池 (ZIB) 用于医疗植入物. 该ZIB是可生物降解的,促进骨愈合,可以无线充电,解决植入式电源的关键挑战.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 植入式医疗器械需要可靠,生物相容的电源.
- 可植入电池的受控降解和组织相互作用是关键考虑因素.
- 无线充电对于植入电子设备的长期功能至关重要.
研究的目的:
- 设计和评估可植入医疗器械的生物相容,可降解的离子电池 (ZIB).
- 调查ZIB及其催化剂的生物相容性,降解特征和生物效应.
- 为植入式ZIB开发一个无线充电系统.
主要方法:
- 使用基于凝/聚烯酸的复合凝电解质制造ZIB.
- 在老鼠体内降解研究和在酸盐缓冲盐水中与脂酶体内降解研究.
- 评估ZIB催化剂对巨细胞极化 (M2标记物) 和干细胞骨质分化的影响.
- 开发一个3D打印的无线能量传输模块,用于实时充电.
主要成果:
- 该ZIB表现出高的特定容量 (244.0mAhg-1在0.5C) 和循环稳定性 (300个循环在4C).
- 完全降解发生在8周内在老鼠和30天在体外,证实生物相容性和可降解性.
- ZIB催化剂诱导了抗炎M2巨细胞的两极分化,并促进了干细胞中的骨质生性标志物表达.
- 通过使用3D打印模块,成功实现了ZIB体内无线充电.
结论:
- 开发的ZIB是可植入医疗电子设备的安全有效的电源.
- ZIB具有有益的生物特性,包括抗炎作用和促进骨愈合.
- 集成的无线充电系统使可植入ZIB的实际,长期应用成为可能.
