工程师利用肌肉力量进行治疗

生物工程师已经开发出生物相容性发电机，当身体运动压缩时会产生电脉冲。发电机由自组装的“压电晶片”组成，可以快速且廉价地制造，以广泛使用肌肉动力机电疗法。

陶瓷和晶体等压电材料具有在机械应力作用下产生电荷的特殊性质。它们用于许多设备，包括超声波换能器、振动传感器和手机。在医学上，使用压电设备的电刺激已被证明有利于加速伤口和骨折的愈合、保持中风患者的肌肉张力以及减轻慢性疼痛。然而，缺乏生物相容性——导致僵硬和毒性——阻碍了该领域的进展。

现在威斯康星大学材料科学与工程系的生物工程师已经开发出可植入的压电治疗设备。的晶片-变薄，柔性装置采取的一个事实，即非刚性的，无毒的生物材料，例如丝，胶原和氨基酸也具有压电特性的优势。

该团队由材料科学与工程教授王旭东博士领导，创建了一种使用氨基酸赖氨酸作为压电发生器的小型贴片状结构的自组装方法。自组装过程结合了生物相容性聚合物壳，当聚合物/赖氨酸溶液蒸发时，该壳围绕赖氨酸。赖氨酸内层和聚合物涂层之间的化学相互作用对于将赖氨酸定向为弯曲时产生电流所必需的晶体结构至关重要。

“这项工作是利用材料的化学特性来创造自组装产品的一个杰出例子，”美国国家生物医学成像和生物工程研究所发现科学与技术部主任 David Rampulla 解释说，该部门支持研究。“所使用的过程快速且成本低廉，使得用于治疗应用的此类晶片的生产变得可行。晶片是可生物降解的，这为创造可用于加速受伤骨骼或肌肉愈合的电疗法开辟了可能性，例如，然后降解并从身体中消失。”

该团队对压电晶片的特性进行了多次测试。晶片被放置在大鼠的腿和胸部。腿部运动和胸部运动充分压缩压电晶片以产生电输出。在移植的晶片溶解在大鼠体内后进行的血液测试显示血细胞和其他代谢物水平正常，表明溶解的装置没有有害影响。

Wang 强调了团队优雅工作的简单性，这些工作可以将肌肉运动转变为可能改变游戏规则的治疗方法。“我们相信该技术开辟了广泛的可能性，包括实时传感、伤口和其他类型损伤的加速愈合，以及治疗疼痛和其他神经系统疾病的电刺激。重要的是，我们的快速自组装技术大大降低了成本此类设备有可能极大地扩大这种非常有前途的医疗干预形式的使用。”

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