完全可生物降解的基于离子诱导的丝纤维素的 triboelectric 纳米发电机具有增强的性能,可以防止肌肉缩
Qianqian Niu1, Junjie Shen2, Wenhao Liang1
1State Key Laboratory of Advanced Fiber Materials, College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai, 201620, China.
Biomaterials
|February 18, 2025
概括
研究人员开发了一个可生物降解的丝纤维蛋白 triboelectric纳米发电机 (SF-TENG) 用于电刺激 (ES). 该设备在受伤后有效地恢复神经和肌肉功能,提供了一个有前途的可植入治疗解决方案.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
- 收集能源 收集能源
背景情况:
- 电刺激 (ES) 有助于神经和肌肉恢复,但需要高效的能量来源.
- 可生物降解的 triboelectric 纳米发电机 (TENGs) 为 ES 提供了一种可持续的方法,但它们的性能需要优化.
- 丝纤维素 (SF) 是植入式设备的有希望的生物材料,因为它具有生物相容性和生物降解性.
研究的目的:
- 开发一种完全可生物降解的TENG,使用离子改性丝纤维素 (SF-TENG) 进行有效的ES.
- 评估SF-TENG在恢复受伤的坐骨神经和内置肌肉的功能方面的表现.
- 评估SF-TENG作为植入式电刺激器用于组织再生的潜力.
主要方法:
- 用离子 (特别是Li+) 调节SF的 triboelectric性能来制造SF-TENG.
- SF-TENG输出功率密度和生物降解性的表征.
- 在ES后使用形态,生化和功能分析进行神经和肌肉功能恢复的体内评估.
主要成果:
- 离子 (Li+) 修改显著提高了SF的介电性质和充电能力,导致了优越的TENG性能.
- SF-TENG实现了128mW/m2的高输出功率密度,超过了大多数可生物降解的TENG.
- 来自SF-TENG的ES表明受伤的坐骨神经和肌肉功能得到了显著的恢复,接近正常水平.
结论:
- 离子修饰的SF-TENG为ES提供了一个高效,可生物降解和生物相容的平台.
- 这项技术显示出在体内产生能量和治疗神经,肌肉和组织损伤的治疗电刺激的巨大潜力.
- 在再生医学中,SF-TENGs代表了功能恢复的有前途的可植入解决方案.
