深圳商报·读创客户端首席记者 陈小慧 通信员 朱诗颖性感少妇

生物电板也被称为微生物燃料电板，是一种哄骗电活性微生物的代谢行为来发电的新式生物动力安装，这种“活体电板”具备超强的环境得当性和精良的生物相容性，在生理监测、植入式医疗成就供电、不断可执续动力供应等方面发达了进击作用。通过袖珍化和便携化更正，微生物电板有望为智高腕表、腹黑起搏器等毫瓦级低功耗成就提供电力赞成。

近日，中国科学院深圳先进技艺盘问院（简称“深圳先进院”）定量合成生物学寰宇要点实验室钟超团队结合深圳先进院集成所神经工程中心刘志远团队、深圳大学王任衡团队在《先进材料》上发表最新盘问恶果。他们哄骗3D打印活体水凝胶技艺，到手研制出直径仅20毫米的袖珍便携式微生物燃料电板，鼎新性地整合了生物电刺激安装，通过刺激神经元达成了对电生理和血压的精确窜改，在疾病治疗方面有较大应用后劲。该盘问鼓舞了便携式生物器件的发展，拓展了活体动力材料的盘问前沿。

跨学科开导可轮回供能的生物电板

在该盘问中，盘问团队基于希瓦氏菌，开导了一种鼎新的3D打印活体水凝胶材料，这种生物材料具有独有的弹性特质，使其约略通过3D打印技艺造成包括精粹的蜘蛛网状、叶片状等涵盖一维到三维的复杂结构。为确保微生物在安装中保执活性，盘问东说念主员领先将处于溶液现象的微生物封装在藻酸盐水凝胶中，并通过添加纳米纤维素、氧化石墨烯对体系进行优化，显赫擢升了材料的机械强度和导电性能。

想象并制作生物电板需要会通多学科学问，触及合成生物学、材料科学和生物医学等限度。在深圳先进院，跨学科勾搭具有自然上风，钟超团队基于冲突性材料，与深圳先进院集成所神经工程中心盘问员刘志远团队勾搭，共同开导袖珍生物电板系统。

受传统锂电板制造技艺启发，盘问团队摄取阴阳极辨认的优化想象：以活体水凝胶动作“阳极”，含铁氰化钾的藻酸盐水凝胶动作“阴极”，通过3D打印技艺制备出高性能电极结构，最终到手构建了直径仅20毫米的袖珍生物电板系统。

实验辨认标明，这块袖珍电板可默契输出450毫伏电压，并达成长达10次好意思满的“自充电-放电”的供能轮回。著述通信作家钟超盘问员暗意：“电板供能轮回辨认后，细菌存活率高达97%，且连结动手100小时后仍保执90%以上的高存活率，这充分阐明了其优异的生物相容性。”进一步的性能测试标明，生物电板具有出色的轮回默契性，能量归天极低，同期透顶幸免了传统电板中钴、锂等稀缺金属以及有毒电解质的使用，在环保方面具有显赫上风。尽管其现时能量密度（0.008 瓦时每升）和功率密度（8.31 微瓦每平素厘米）较买卖锂离子电板仍有差距，但已基本餍足低功耗成就的供电需求。

袖珍便携式生物电板产生的电能不错传递至神经细胞，达成对其精确调控

达成精确血压调控

“盘问需要冲突‘纸面鼎新’，同期要找到切实可行的应用场景。”盘问论文第一作家王新宇先容，尽管生物电板的技艺见地新颖，但存在功率和输出电压波动（受细菌活性影响）两大局限，使得生物电板难以胜任需要执续默契供电的场景。

基于这些特质，团队对准了瞬时神经刺激这一精确医疗限度——通过集成电容器系统达成电能的精确调控，到手开导出适用于神经调控的生物电板应用决策。

大鼠坐骨神经刺激实验辨认涌现，跟着生物电板输出强度的梯度加多，诱发的动作电位和肌电信号幅度呈现显赫剂量依赖性增强。此外，通过窜改生物电板的输出，大鼠血压到手出现清醒下跌，减弱压（高压）镌汰23.5%，舒张压（低压）镌汰18.7%。刺激住手后，大鼠血压自主收复基线水平。

这些数据不仅考据了生物电板在神经搅扰治疗中的灵验性，更揭示其独有上风——细菌代谢的当然波动特质反而与瞬时神经刺激的需求高度契合，为高血压等疾病的精确神经调控提供了鼎新不断决策。

据王新宇先容，团队未来策画开导基于活体水凝胶的植入式生物电板，哄骗东说念主体血糖动作执续动力，达成医疗成就的自供能动手。这项盘问不仅体现了合成生物学与材料科学的交叉鼎新，也为发展环境友好的可执续动力技艺提供了新想路，在医疗植入成就和环境监测传感器等限度展现出进击应用出路。未来，盘问团队将通过优化菌种遴荐、改进材料配方和精粹调控电板结构，擢升生物电板性能，鼓舞该技艺向实际应用转换。

深圳先进院合成所钟超课题组副盘问员王新宇为论文第一作家和共同通信作家。深圳先进院合成所盘问员钟超、深圳先进院集成所盘问员刘志远，深圳大学物理与光电工程学院造就王任衡为该论文的共同通信作家。深圳先进院集成所刘志远课题组副盘问员韩飞、高等工程师周小猛性感少妇，深圳大学博士生肖哲为论文共同第一作家。