Nat Nanotechnol：香港理工大学黄维扬等开发光学可读摩擦电植入物，让设备状态一目了然
来源：iNature 2026-08-20 09:49
该研究开发了一种摩擦电能量收集（TEH）植入物，通过纳米级铱（III）磷光体实现经皮设备状态可视化，同时通过超声波驱动产生电能，解决了植入式生物电子器件“植入后不可见、、状态未知”的核心难题。
可植入生物电子器件一旦植入体内通常无法触及，因此结构损伤、退化和功能丧失往往在并发症出现之前难以被发现。对电池的依赖进一步加剧了这些风险，因其有限的使用寿命、泄漏隐患以及可能需要手术取出的不可吸收组件。
2026年8月14日，韩国延世大学Sang-Woo Kim、香港理工大学黄维扬、陶鹏共同通讯在Nature Nanotechnology（IF=37.5）在线发表题为Bioresorbable and optically readable triboelectric implants enabled by nanoscale iridophosphors的研究论文。
该研究开发了一种无需电池、可生物吸收、光学可读的摩擦电能量收集（TEH）植入物，通过纳米级铱（III）磷光体实现经皮设备状态可视化，同时通过超声波驱动产生电能，解决了植入式生物电子器件“植入后不可见、状态未知”的核心难题。
可植入生物电子器件是现代医学中用于持续生理监测、靶向治疗和功能恢复的重要平台。然而，植入后器件本身被隐藏在组织下方，使其位置、机械完整性、功能状态和降解轨迹难以直接验证。因此，移位、断裂或过早吸收在治疗性能下降或炎症、感染、组织损伤等并发症出现之前，可能在临床上保持隐匿。
植入式电池通过引入泄漏隐患、有限的工作寿命以及无法在不借助影像或手术的情况下被检测或取出的残留硬件，进一步增加了这种隐藏风险。
这些缺陷对于临时性和可生物吸收平台尤为不利，因为其临床价值依赖于受控的瞬态工作，无需永久硬件或二次取出。因此，植入后观察性差可能将局部器件故障转化为延迟诊断、额外干预和增加的医疗负担。
光学可读和无电池瞬时摩擦电植入物的设计概念和工作流程（图源自Nature Nanotechnology）
在这里，研究人员报道了一种无电池、可生物吸收的摩擦电植入物，该器件在产生电输出的同时，能够实现外部可读、按需可视化的设备状态显示。
一种数据驱动的材料到器件工作流程将机器学习辅助的光物理筛选与基于分子偶极矩的选择相结合，以鉴定出同时针对光学报告和摩擦电电荷生成进行优化的纳米级铱（III）配合物。
所得器件将经皮磷光读取与超声驱动能量收集相结合，在手持照明下产生肉眼可见的轮廓，并在0.5 W·cm⁻²超声功率下产生高达3.6 Vpp的输出。在小鼠体内的研究表明，光学读取可追踪植入物的位置、形态和损伤，将结构缺陷与电输出损失相关联，并在38周内监测完整性和生物吸收过程。
这项工作建立了一个瞬态体内供能平台，其形态可报告结构完整性和能量收集功能，为可观测的生物电子植入物提供了途径，并支持及时干预。
参考消息：https://www.nature.com/articles/s41565-026-02256-4
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