1. 痛點問題

長節(jié)段周圍神經(jīng)損傷的治療是全球性的醫(yī)學挑戰(zhàn)，引起患者的多種感覺和運動功能障礙。電刺激已經(jīng)臨床應用于治療帕金森、癲癇、抑郁癥等神經(jīng)疾病。研究表明電刺激還可以用于調(diào)節(jié)疼痛、腦認知和視覺等生理功能和治療神經(jīng)損傷、中風和多發(fā)性硬化等神經(jīng)肌肉疾病。為了提供有效的體內(nèi)電刺激，植入式能源供給器件必不可少。理想的植入式能源供給器件應具有高能量密度、小植入體積、低感染風險和無經(jīng)皮導線。然而，目前植入式鋰電池采用有毒電解質面臨安全問題，嚴格封裝導致體積大，無法原位植入，通過經(jīng)皮導線連接可能造成感染和設備故障。植入式能量轉換器件的能量轉換效率較低，無法滿足要求。

2. 解決方案

南京大學張曄研究團隊開發(fā)設計了一種可在體內(nèi)工作的植入式鋅氧氣電池，電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能和生物安全性，可以原位集成在神經(jīng)導管上，通過電刺激促進施旺細胞的增殖和神經(jīng)營養(yǎng)因子的釋放，支持再生軸突髓鞘形成，促進長節(jié)段受損神經(jīng)的再生。

3. 技術優(yōu)勢

(1) 植入式鋅氧氣電池表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學性能和生物安全性，鋅氧氣電池的結構（如圖1所示），利用體液作為電解液，利用體內(nèi)的氧氣實現(xiàn)放電。放電過程中，鋅被氧化失去電子，氧氣在正極被還原。電池正負極的總體積僅為0.86 mm3。植入體內(nèi)后，鋅氧氣電池的峰值功率密度和放電比容量分別達到了95 mW·g–1和655 mAh·g–1，體積能量密度達到了231.4 mWh·cm–3，遠遠超過目前報道的植入式能源器件（圖2）。

圖1. 植入式鋅氧氣電池的結構（左）

圖2. 植入式鋅氧氣電池的電化學性能（右）

(2) 動物實驗表明，基于鋅氧氣電池的電刺激神經(jīng)的修復效果明顯優(yōu)于無電刺激的普通導管組，與自體移植組效果相當，而沒有自體移植的問題和風險。

(3) 動物實驗表明，植入的鋅氧氣電池導管沒有引起動物的炎癥反應，放電過程沒有造成動物組織的缺氧，也沒有對動物造成毒害，證明了其良好的生物安全性。