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對于成千上萬的心臟病患者來說，植入心臟起搏器是維持生命節(jié)律的重要方式。這類植入式電子設(shè)備不僅能調(diào)節(jié)心律，還能幫助恢復(fù)運動、視覺、聽覺等功能，在疼痛管理、疾病監(jiān)測等方面扮演著關(guān)鍵角色，極大提升了患者的生活質(zhì)量。

然而，一個長期難題始終懸在患者心頭：起搏器里的電池會用完。一旦電量耗盡，病人就必須再次進(jìn)行手術(shù)更換設(shè)備，而二次手術(shù)創(chuàng)傷更大、風(fēng)險更高，也給家庭帶來沉重的經(jīng)濟(jì)與照護(hù)負(fù)擔(dān)。因此，研發(fā)一種能夠“一次植入、終身使用”的起搏器，成為科學(xué)家努力的方向，而其中最核心的挑戰(zhàn)就是——如何讓它獲得持續(xù)不斷的能量。

為了突破這一限制，中國科學(xué)院大學(xué)副教授歐陽涵與清華大學(xué)副教授李舟團(tuán)隊轉(zhuǎn)換了思路，從大自然中尋找靈感。他們觀察到，自然界普遍存在互利共生的關(guān)系，比如植物和根菌相互依賴、共同生長。這啟發(fā)他們反思：為什么植入式設(shè)備只能單方面消耗人體能量，而不能像自然伙伴一樣，與人體“互利共生”？基于這一思考，研究團(tuán)隊在2019年首次提出“共生型生物電子”的創(chuàng)新理念，并成功研制出初代共生型心臟起搏器。此后數(shù)年間，他們不斷拓展這一理念，將其應(yīng)用于骨修復(fù)、神經(jīng)調(diào)控等多個醫(yī)療領(lǐng)域。

現(xiàn)在，團(tuán)隊聯(lián)合中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院阜外醫(yī)院又研發(fā)出一款膠囊大小的“共生型自供電無導(dǎo)線心臟起搏器”。據(jù)歐陽涵介紹，這款起搏器的神奇之處在于內(nèi)置了一個高效能量回收模塊，“它巧妙地利用電磁感應(yīng)原理，能夠?qū)崟r捕捉心臟自身跳動時產(chǎn)生的微小動能，并將其直接轉(zhuǎn)化為電能。測試表明，其發(fā)電平均功率最高可達(dá)120微瓦，完全能滿足起搏器持續(xù)運行的能量需求，足以穩(wěn)定、精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)心律”。

該起搏器設(shè)計極度微型化，生物相容性優(yōu)異，可通過微創(chuàng)導(dǎo)管經(jīng)股靜脈植入心臟內(nèi)部，大大降低了手術(shù)創(chuàng)傷。“我們還設(shè)計了磁懸浮能量緩存結(jié)構(gòu)，大幅減少能量損耗和內(nèi)部摩擦，實現(xiàn)高效穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)換，也讓設(shè)備運行更加持久可靠�！睔W陽涵說。

令人欣喜的是，這項技術(shù)在國家心血管病中心動物實驗中心完成動物實驗驗證。在研究團(tuán)隊構(gòu)建的心律失常豬模型中，這款共生型起搏器完全依靠心臟跳動自主供能，成功進(jìn)行了為期一個月的持續(xù)運行測試，全程穩(wěn)定發(fā)揮起搏功能，有效調(diào)控了實驗動物的心律。

這一突破意味著，未來心臟起搏器的使用壽命有望延長至與人的自然壽命同步，從而讓患者徹底告別二次手術(shù)的痛苦——這不僅為心臟病治療帶來革命性的可能，也為所有植入式電子設(shè)備邁向真正的“終身免維護(hù)”與“人機(jī)共生”時代開辟了一條全新道路。

編輯：金文婕

審核：王仕偉

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