我国科学家研制出“胶囊版”自供电微型心脏起搏器
新华社北京1月24日电（记者 魏梦佳）对于心脏病患者而言，“植入式心脏起搏器”是恢复正常心律的“救命神器”。植入式生物电子设备凭借精准调控细胞活动的能力，不仅具有修复心律功能，还广泛应用于运动、视听功能恢复及疼痛管理、疾病诊断等领域，为重大疾病的早期干预、精准治疗和长期管理提供支撑。
然而长期以来，一个棘手的问题困扰着医生和患者：植入式设备电池耗尽后，患者须再次接受手术更换设备。这类手术不仅伴随额外的医疗风险，还会给患者带来经济负担。因此，实现“终身免维护运行”，成为植入式电子设备领域追求的终极目标，而如何满足终身服务所需的临界能量供应，是该领域面临的核心挑战。
图为共生型自供电无导线心脏起搏器示意图。新华社发
历经近七年联合攻关，中国科学院大学（简称“国科大”）、清华大学、清华大学北京清华长庚医院、北京大学、北京大学第三医院、中国医学科学院阜外医院等多家单位组成的研究团队，在该领域取得重要进展——成功研发出胶囊尺寸的微型共生型自供电无导线心脏起搏器。近日，相关研究成果刊载于权威期刊《自然-生物医学工程》上。
这款起搏器的核心创新是集成了高效能量再生模块：它能通过电磁感应技术，从心脏自身的跳动中捕获动能，并将其转化为电能。测试显示，其输出功率已突破起搏器终身运行的临界能量阈值，可稳定驱动起搏电路，实现对心脏节律的精准调控。同时，器件采用高度微型化设计，兼具优异的生物相容性与血液相容性，支持经导管微创植入，大幅降低手术创伤。
图为体内植入起搏器过程示意图与影像。新华社发
此外，团队创新设计的极简磁悬浮能量缓存结构，不仅最大限度减少了能量损耗和机械摩擦，还实现了近零启动阈值、高动能转换效率及稳定的心内平均输出功率，同时简化系统复杂度，提升了设备的长效稳定性。
在动物实验中，这款新型起搏器完成了为期一个月的自主运行测试。研究人员表示，实验期间，起搏器能持续实现能量自供给，并稳定发挥起搏治疗功能，有效调控实验动物的心脏节律，充分验证了其临床转化可行性。
论文第一作者、国科大纳米科学与工程学院副教授欧阳涵认为，该技术突破有望将起搏器的使用寿命延长至与自然心脏一致的水平，有助于解决二次手术的痛点，为植入式电子器件实现“终身免维护”和“人机共生”开辟了全新路径。
