可穿戴设备、靶向送药等领域均受益！全新“液滴”电池解决关键瓶颈

可以与细胞相互作用和刺激细胞的小型生物集成设备，可能具有重要的治疗应用场景，例如靶向药物输送和促进伤口更快恢复。然而，这种设备也存在一个主要的障碍，即为这些设备提供有效的微型电源，这是一个尚未解决的挑战。

近期，英国牛津大学的研究人员就在这方面取得了重大进展，为微型生物集成设备的开发开辟了新道路。最新研究成果已于近期发表在了《自然》杂志上。

据悉，科学家们开发了一种微型“液滴”电池，能够改变培养的人类神经细胞的活动。受电鳗发电方式的启发，新设备利用离子梯度发电，可在微观范围内调节细胞和组织，为下一代可穿戴设备、生物混合接口、植入物、合成组织和微型机器人提供动力。

具体而言，这种微型柔性电源通过沉积一串5个纳升大小的导电水凝胶液滴制成。每个液滴都有不同的成分，因此整条链上会形成盐浓度梯度。相邻液滴之间由脂质双层隔开，脂质双层提供机械支撑，同时防止离子在液滴之间流动。

然后，通过将结构冷却至4°C并改变周围介质来产生电能：这破坏了脂质双分子层，使液滴形成连续的水凝胶。这使得离子可以通过导电水凝胶，从两端的高盐液滴移动到中间的低盐液滴。通过将末端液滴连接到电极上，离子梯度释放的能量转化为电能，使水凝胶结构能够作为外部组件的电源。

在这项研究中，被激活的液滴电源产生的电流持续了30多分钟。由50纳升液滴组成的装置的最大输出功率约为65纳瓦。这些装置在储存36小时后也产生了类似的电流。

该研究的首席研究员Yujia Zhang博士说：“微型软实力源代表了生物集成设备的突破。通过利用离子梯度，我们已经开发出一种微型的、生物相容的系统，用于在微观尺度上调节细胞和组织，这在生物学和医学上开辟了广泛的潜在应用。”

最后，根据研究人员的说法，5个纳升大小的导电水凝胶液滴可作一个单元，该设备的模块化设计允许将多个单元组合在一起，使产生的电压和电流增加。串联20个这样的单元，就能点亮一个发光二极管。

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