世界首个“离子电流”电池问世：生物相容性良好！

导读

最近，美国马里兰大学的工程师们发明了一种具有生物相容性的全新电池。这种离子电流电池能够产生出基于离子的电能，它与人类和其他生物系统所用的电能属于同一种类型。

关键字

电池、生物、医疗

（图片来源：参考资料【2】）

(b) 电流-电压曲线的插图，分别代表了传统电池和电子电池和离子系统交互的情况。电气电极的曲线显示，电化学反应发生的地方有一个起始电压(V_E)。离子电极的运行情况则不同（遵循欧姆定律），电流随电压线性变化。

（图片来源：参考资料【2】）

Hu 与其同事们的相关研究于7月24日，发表在《自然通信》刊物上。

技术

之前，科学家们一直在尝试搞清楚这个问题：如何让电池与生物系统具有相容性？

他们尝试将电子电流转化为离子电流，可是这种方案存在一个问题：电子电流需要达到一定的电压，才能逾越电子系统和离子系统之间的鸿沟。可是在生物系统中，离子电流需要在非常低的电压条件下流动。那么，通过一个“补丁”将电子转化为离子，感应电流会太高以至无法满足运行需求，特别是对于大脑和肌肉而言。然而这个问题可以通过离子电流电池来消除，它可以在任意电压下运行。

马里兰大学设计的新型电池具有另外一项不同寻常的功能，它使用草来存储能量。团队为了制造这种电池，将肯塔基蓝草叶片浸泡在锂盐溶液中。这些在草叶中来回运输营养物质的通道，便是容纳溶液的理想管道。

（图片来源：参考资料【2】）

（图片来源：参考资料【2】）

马里兰大学学院市分校材料科学和工程系的研究生、论文的第一作者 Chengwei Wang 称：

“草中的这些微管道能够容纳盐溶液，让它们成为稳定的离子导体。”

然而，团队计划对他们能够创造的离子电流电池的类型进行多样化。Wang 
说：

“我们计划通过纤维素、水凝胶和聚合物，开发多种离子导体。”

（图片来源：参考资料【2】）

研究小组成员、位于马里兰州贝塞斯达的国家卫生研究院的一部分：国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所（NIDDK）的在职科学家 Jianhua Zhang 博士说：

“可能的应用包括开发下一代的设备，用于神经元活动和交互的微操作，从而防止（和/或）治疗这种类型的医疗问题，例如阿尔茨海默氏症和抑郁症。”

Zhang 博士负责进行生物实验，测试新型电池是否能够成功的将电流传输至细胞。他说：

“这种电池可用于研究和临床环境，开发残疾人医疗设备，或者作为更加有效的药物和基因传递工具，成为一种精准治疗癌症或者其他内科疾病的方法。”

“展望科研领域，还有一个希望就是，这项发明将帮助建立起药物和人类直接通信的可能性。”

参考资料

【1】https://www.umdrightnow.umd.edu/news/umd-engineers-invent-first-bio-compatible-ion-current-battery

【2】http://dx.doi.org/10.1038/ncomms15609