近日，武汉大学物理科学与技术学院国世上教授课题组在自供电起搏器的研究中取得最新进展。这项最新的交叉融合创新成果“Self-Powered Pacemaker Based on All-in-one Flexible Piezoelectric Nanogenerator（基于一体式柔性压电纳米发电机的自供电起搏器）”已被国际著名期刊《Nano Energy》在线接收（影响因子17.881）。

心脏起搏器广泛应用于治疗或预防严重的心跳慢、心脏收缩无力、心跳骤停等心血管系统疾病，目前需要通过外接电池供能，感染风险较高。自供电心脏起搏器由于其延长工作时间和减少高风险重复手术的优点，在未来的临床应用中前景广阔。

图1 A-PENG的制备示意图

研究人员利用键合的方法制备了一体式柔性压电纳米发电机（all-in-one piezoelectric nanogenerator, A-PENG），并基于此设计自供电起搏器，该起搏器可以从心脏搏动中收集生物力学能量，从而实现有效的心肌起搏和传导系统起搏。A-PENG虽然是多层结构，但层与层之间使用相同的成型工艺和相同的基质，因此具有良好的拉伸性、防水性和生物相容性，且可以很好的附着在皮肤上随着人体运动产生电信号（图1）。

图2 自供电起搏器在右心房、左心室和希氏束的起搏实验结果

心脏起搏器的刺激位点一般在心房和心室，而希氏束起搏是一种更符合人体生理性起搏的方式，不同于心房、心室刺激心肌细胞，希氏束是较为集中的传导束，是我们心电传导的“主干道”，起搏希氏束后心室激动顺序和人体正常下基本一样。A-PENG自供电起搏装置成功进行希氏束起搏实验（图2），这项工作为开发具有多功能自供电起搏器和一体化诊疗集成设备提供了新的思路。

未来，课题组将继续聚焦临床需求与医工协同攻关，共同致力于创新医疗产品开发与临床应用转化，系统推进医工结合的科技创新平台建设，推动我国医疗技术进步，更好地服务于人民生命健康事业。

该工作获得国家重点研发计划（2020YFB2008800）的资助。武汉大学物理科学与技术学院国世上教授团队，武汉大学人民医院心血管医院江洪教授、余锂镭教授团队与河南大学物理与电子学院郑海务教授团队为共同通讯合作单位。国世上团队2020级博士生张远征和江洪教授、余锂镭教授团队的周丽平医生为共同第一作者。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107420。