神经和心血管疾病的快速发展需要植入性医疗设备(IMDs)的创新。多种IMDs已应用于心脏起搏器、微刺激器、心脏复律除颤器、药物递送微芯片、人工耳蜗植入等现代临床诊断和治疗。高可靠、低毒性、高能量的动力源驱动对于IMDs长期的体内诊断和治疗有着很高的要求。目前，IMDs的植入式电源主要包括锂电池、锌电池、镁电池等，其稳定连续的电能输出使其在慢性病治疗设备中的应用成为可能。然而，目前大多数植入式电池包括坚硬的金属外壳，它们将有毒/有害化学物质封装在电极和电解质中，防止它们与身体接触。同时，坚固的外壳会产生额外的惰性重量，为可植入电池建立刚性结构，从而导致其体积更大，能量密度更低，安全性更低。这种电池用在IMDs中，当长期植入人体时会大大增加感染和炎症风险。因此，迫切需要探索低毒性、高可靠性、体积小的新型植入式电源，以推动IMDs的发展。
近日，研究者构建了一种具有自支撑结构、高安全性和高能量存储能力的生物相容性对称钠离子微电池，并在IMDs中得到了应用。在这项工作中，作者采用静电纺丝、静电喷雾、碳化相结合的方法构建了球形网络结构的薄膜电极。静电纺丝和静电喷雾技术的相结合使活性物质/碳球均匀地加入到碳纳米纤维基体中，从而产生了结构稳定、电子/离子传输速度快、负载量高的电极。柔性微电池是基于交叉数字化微电极和生物相容电解质制备而成，为生物电子技术提供了一种新的可植入电源。对称钠离子微电池是由基于Na2VTi(PO4)3的双功能电极和生物相容电解质构成的。将高容量保持(98%以上)和高稳定性的微电池植入一只活SD大鼠体内一个月，进一步证明了其长期体内诊断的高可靠性。因此，该研究为开发高可靠性、高能量密度的可植入生物电子电源提供了新的思路。相关研究成果以“Biocompatible Symmetric Na-ion MicroBatteries with SphereIn-NetworkHeteronanomat Electrodes realizing High Reliability and High Energy Density for Implantable Bio-Electronics”为题发表于ACS Appl. Mater. Interfaces 期刊上。
