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为解决传统起搏器电池需定期更换，存在手术风险等问题，研究人员开展无电池起搏器能源获取技术的研究。他们探索了摩擦电、压电等多种能量转换机制，发现这些技术虽面临挑战，但有望减少手术风险，提高患者生活质量。
在医疗技术飞速发展的今天，心脏起搏器作为治疗心律失常的重要设备，却面临着一个棘手的问题。传统起搏器依靠电池供电，然而电池的寿命有限，每 5 - 10 年就需要进行更换手术。这不仅给患者带来了身体上的痛苦和经济负担，手术过程还存在一定风险。为了突破这一困境，来自贵州医科大学和中国科学院北京纳米能源与系统研究所的研究人员开展了关于无电池起搏器能源选择的研究。该研究成果发表在《Device》上，为心脏医疗领域带来了新的希望。
研究人员采用的主要关键技术方法包括：利用多种能量转换机制收集能量，如基于压电效应和摩擦电效应的能量收集技术，将机械能转化为电能；通过体内外实验测试不同能源驱动的起搏器性能，在猪、兔、大鼠等动物模型中进行测试，观察起搏器的各项性能指标 。
驱动能源：人体和周围环境存在多种可用于起搏器供能的能源。生物机械能方面，压电纳米发电机（PENGs）可将心脏跳动等生理运动的机械能转化为电能 ，但像铅锆钛酸铅（PZT）这类材料的生物相容性存疑，目前在探索无铅替代品；摩擦电纳米发电机（TENGs）与 PENGs 原理不同，也可用于收集生物机械能，不过其对心脏组织的慢性刺激等问题需关注。人体体热可通过热电发电机（TEGs）转化为电能 ，但人体温度波动影响其稳定性，且 TEGs 使用的重金属半导体材料存在生物相容性风险。光驱动起搏器通过特殊材料将光信号转化为生物电流来调节心跳，不过人体组织对光的吸收和散射限制了其供电。生物体液中的化学能可被生物燃料电池（BFCs）利用，但酶的稳定性、电极降解和生物污染等问题影响其长期可靠性。外部无线能源如超声和射频（RF）能量传输可驱动起搏器 ，不过存在传输效率受限、可能影响心脏电信号传导等问题。
未来方向和挑战：在集成和小型化方面，研究人员致力于开发集成能量收集、电源管理和起搏功能的小型化系统，如设计自供电的胶囊形起搏器和单片硅光电化学平台。材料设计上，选择合适材料对提高能量转换效率、确保生物相容性和长期稳定性至关重要，如开发基于聚乙烯醇（PVA）气凝胶的 TENG 和螺旋压电能量收集器。安全方面，需评估植入材料的炎症反应、优化起搏器与其他医疗仪器的兼容性，并严格遵循监管标准进行临床试验 。
研究表明，无电池起搏器利用多种能源在实现自持续运行和减少对传统电源依赖方面取得了进展，但在能量转换效率、生物相容性、长期稳定性等方面仍面临挑战。未来研究应聚焦于提升系统集成度、优化能量利用和推进智能控制系统。随着这些技术的不断成熟，无电池起搏器有望革新心脏护理，减少手术干预，降低医疗风险，显著改善患者的生活质量。
