心脏起搏器是数百万患者维持正常心律的关键设备,但传统起搏器的内置电池通常需要五至十年更换一次。每次更换都要患者再次手术,增加医疗风险和经济负担。如何突破此瓶颈,成为全球医学界的重要课题。 中国科学院大学副教授欧阳涵与清华大学副教授李舟团队从自然界的互利共生现象中获得启发。他们观察到植物与根菌、蜜蜂与花朵等自然伙伴的相互依存关系,进而思考:为什么植入式医疗设备只能单向消耗人体能量,而不能与人体建立互利共生的关系?这一创新思维在2019年凝聚为"共生型生物电子"的理念。 基于这一理念,研究团队成功研制出共生型自供电无导线心脏起搏器。其核心创新是内置高效能量回收模块,通过电磁感应原理实时捕捉心脏跳动产生的微小动能,并将其转化为电能。测试数据显示,其发电平均功率最高可达120微瓦,完全满足起搏器的能量需求。 该起搏器体积仅如胶囊大小——生物相容性优异——可通过微创导管经股静脉植入心脏内部,大幅降低手术创伤。研究团队还创新设计了磁悬浮能量缓存结构,有效减少能量损耗和内部摩擦,实现高效稳定的能量转换。 为验证技术的可行性和安全性,研究团队在国家心血管病中心进行了动物实验。在心律失常猪模型中,共生型起搏器完全依靠心脏跳动自主供能,成功完成了为期一个月的持续运行测试,全程稳定发挥起搏功能。 这项突破具有深远的医学意义。它有望使心脏起搏器的使用寿命与人的自然寿命同步,让患者彻底告别二次手术的痛苦,为所有植入式电子设备迈向"终身免维护"与"人机共生"时代开辟新道路。未来的医疗器械将不再是被动消耗人体能量的负担,而是与人体形成和谐互利的关系。
从"更大电池"到"从人体中取能",该路径之变反映了医疗科技从器件优化走向系统创新的转变。让植入式设备与人体形成更可持续的能量关系,既是减少患者重复手术负担的现实需求,也为慢病长期管理和精准治疗打开更广阔的空间。面向未来,只有在安全性、可靠性与临床价值的多重检验中稳步前行,才能让技术突破真正转化为患者看得见、用得上的健康福祉。