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本综述聚焦自供电系统在电疗与健康监测中的应用，探讨压电纳米发电机（PENGs）和摩擦电纳米发电机（TENGs）如何将生物机械能转化为电能，用于伤口愈合、神经再生及生理监测，分析技术挑战与转化潜力，为无创医疗提供新思路。
压电与摩擦电技术在电疗及健康监测中的研究进展
引言
现代医学对可穿戴及植入式医疗设备（MDs）需求日益增长，但其依赖电池的现状面临诸多局限：植入式设备需侵入性更换电池、存在感染风险且受尺寸制约；可穿戴设备续航有限、体积笨重。传统能源方案如热能收集（人体温差 ΔT?1 K）、光伏技术（依赖光照）、生物燃料电池（稳定性不足）均难以满足需求。机械能量收集技术脱颖而出，其中压电纳米发电机（PENGs）和摩擦电纳米发电机（TENGs）可高效转化人体运动能量，为设备供电并直接用于生物医学应用，如健康监测、神经刺激疗法和伤口愈合。
压电纳米发电机（PENGs）
PENGs 基于压电效应工作：当不对称晶体材料受机械形变时，正负离子电荷中心偏移产生极化，从而输出电能（图 2A）。尽管高性能压电设备多采用无机陶瓷（如锆钛酸铅 PZT、钛酸钡 BTO），但其生物相容性问题促使研究转向新型压电材料，以适配可穿戴和植入式医疗场景。
用于医疗设备的压电材料
随着下一代医疗技术需求增长，利用压电材料的医疗设备研究活跃。可穿戴及植入式设备可直接测量生理信号或提供电疗，但传统无机陶瓷的生物相容性限制其应用，开发兼具高效能量转换与生物安全性的压电材料成为关键。
用于医疗设备的摩擦电材料
可降解 TENGs 需求推动了可降解聚合物作为摩擦电层的研究。选择材料时需平衡电输出与降解速率，Meng 等人按来源和结构将可降解材料分为五类，对比其性能以适配体内环境。
伤口管理中促进愈合的电疗
电刺激技术催生新型治疗策略，自供电平台无需外部电源即可实现刺激。研究表明，0.86 kV?m-1电场可模拟内源性电场促进伤口愈合，兼具无创性与操作简便性，为创面修复提供新路径。
神经再生与治疗的神经刺激器
电刺激在促进神经再生和调节神经活动方面潜力显著。3–5 V（20 Hz，100 μs 脉宽）刺激可促进细胞内钙内流，加速神经修复。基于 PENG 和 TENG 的自供电系统近年备受关注，为神经疾病治疗提供可持续方案。
实时健康监测系统
个性化医疗推动健康监测技术发展，持续供电是实时采集生理数据的基础。基于体内生物力学运动的监测系统展现潜力，如 He 等人开发的含酒石酸钾钠（RS）复合壁隔微结构智能护膝，可通过机械能收集实现动态健康数据追踪。
结论与展望
本综述梳理了基于压电和摩擦电材料的电疗与健康监测技术进展，相关医疗设备应用范围从长期监测拓展至短期治疗。人工智能的融入提升了系统准确性与可靠性，未来随着材料与技术创新，这类自供电系统有望在无创、高效的精准医疗中发挥更重要作用。
利益冲突声明
作者声明无已知可能影响研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究受韩国国家研究基金会（NRF）基础科学研究计划（2022R1A3B1078291, 2020R1A5A1019131）资助，由韩国政府（MSIT）支持。
