鉴于高能量密度和易于部署的优势，生物可降解的原电池系统仍然是实现生物可吸收电子医学的一个有希望的电源，从而消除设备检索的二次手术。然而，目前可用的生物电池受到运行寿命、生物相容性和生物降解性的制约，限制了作为临时植入物的潜在治疗效果。

近日，清华大学尹斓副教授、熊巍博士提出了一种完全可生物降解的锌-钼（Zn-Mo）原电池，其与已报道的锌原电池相比，其功能寿命可延长至19天，并具有理想的能量容量和输出电压。该Zn-Mo电池系统被证明具有良好的生物相容性和生物降解性，并能显著促进施旺细胞的增殖和背根神经节的轴突生长。研究显示，采用明胶电解质串联4个Zn-Mo电池的可生物降解电池模块完成了电化学生成信号分子（一氧化氮，NO），可以调节细胞网络的行为，其功效与传统电源相当。这项工作揭示了开发高性能生物可降解原电池的材料策略和制造方案，以实现用于创新医疗的完全生物可吸收电子平台，可能有益于医疗保健。

文章要点：

1. 这项工作开发了一个完全可生物降解的原电池系统，其由Zn负极和Mo正极材料组成，正常生理盐水或明胶水凝胶作为电解质。

2. 通过在室温下使用醋酸烧结锌纳米颗粒，锌电极的比表面积可以比箔的形式得到有效改善。并且，由于理想的降解率、良好的导电性和生物相容性，Mo被选为正极材料，从而实现了完全可降解的Zn生物电池。

3. 与已报道的Zn生物原电池相比，该电池具有完全降解、延长工作寿命（长达19天）以及理想的输出电压（高达0.7V∼）和能量容量（>1500μWh）等优点。并且Zn-Mo电池的组成材料在体外和体内都表现出良好的生物相容性和生物降解性。

4. Zn-Mo电池提供的电场被证明可以促进施旺细胞的增殖和背根神经节（DRG）的轴突生长。Zn-Mo电池还被证明是驱动电解一氧化氮（NO）生产以调节细胞行为的动力源。

4. 这项工作为开发具有延长寿命的全生物降解原电池提供了另一条途径，并为可生物降解和自供电的电子医学的电源解决方案提供了启示。

图1 完全可生物降解的锌-钼（Zn-Mo）原电池的示意图

图2 完全可降解的Zn-Mo原电池的电极材料和放电特性

图3 Zn-Mo原电池对DRG和施旺细胞生长行为的影响

图4 由可生物降解的Zn-Mo电池模块驱动的电化学NO生成

图5 Zn-Mo电池的生物相容性和生物可降解性研究

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来源：高分子科学前沿

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