柔性纳米压电设备延展性和弯曲性的体内测试

目的 在生物体内柔性环境下测试微型纳米压电设备的延展性和弯曲性,为进一步研究提供动物实验数据。方法 实验组和对照组家兔各20只,将微型柔性纳米压电器件缝合在实验组家兔心脏表面;对照组只进行开胸,不在心脏表面缝合器件。分别比较关胸前,术后1天和第1、2、3、4周时实验组和对照组家兔的体重、心率、呼吸、血压等生理指标,术后4周时心肌组织标本,以及实验前后柔性纳米压电芯片的物理性能。结果 实验组家兔实验前后生理指标分别与对照组比较,差异均无统计学意义(P>0.05);对不同时刻重复测量的家兔体重、心率、呼吸和收缩压进行混合模型分析发现,在实验组和对照组两组间相比,P值分别为0.54、0.47、0.86、0.46,差异均无统计学意义;术后4周实验组与对照组家兔心肌组织切片的HE、Masson、CD68和TUNEL染色均未发现病理性损伤,两组间相比差异无统计学意义;纳米压电芯片在实验组实验前后的能量收集性能差异无统计学意义(P>0.05);4周时,以光学和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察芯片,均未发现表面断裂(P=1.00)。结论 柔性纳米压电芯片在短期动物体内测试中运行良好,对家兔的基本生命指标无影响、对心肌组织无损伤,表明此纳米压电芯片具有较好的延展性和弯曲性,达到了在生物柔性组织环境内正常工作、无组织损害的基本要求。     

柔性可延展能量收集装置的心脏表面缝合实验研究

目的：近年来,以纳米技术制造柔性可延能量收集装置（ ultra－flexible energy harvester, UFEH）为能源的供应方法提供了新的思路。利用动物实验验证此类材料在生物体内的大范围应用需通过动物实验进行相容性验证。方法通过小型猪动物实验,研究UFEH在生物体内的工作状态,通过家兔对比实验,验证长期佩戴时生物体内相容性。结果于小型猪实验中,器件贴合良好,工作状态符合设计要求,贴合前后实验动物心功能相同,最高输出电压可达3V。在家兔对照实验中,实验组家兔存活时间与对照组一致,各项生理指标正常,未出现意外死亡、瘫痪、心功能下降等。结论压电设备于生物体内运行正常,对生物体组织伤害小,输出电压可达到商用级别;但仍需通过结合不同医用材料并对设备进行升级完善,可逐步完成生物体内长期植入目的。柔性可延展压电设备为体内收集机械能提供了新的思路与新的方法,符合我国自主创新的研究方向,为今后逐步实现能源清洁化,医用设备能源自给提供了可靠思路。