最新的可超声波驱动的植入物有望彻底改变我们对生物电子学的研究方法。在韩国成均馆大学的Dr. Young-Jun Kim和他的同事在《先进材料》杂志上描述了他们的植入式生物电子学方法，该方法具有半永久性、高能效和紧凑性，这在当今技术条件下是一个难以实现的三角形。
生物电子学设备最常见的两个问题是“它的动力来源是什么？”和“使用起来方便吗？”。
在大多数生物电子学设备中，电池是常见的动力来源，用户需要携带附在系统上的包袋或袋子，从而增加了整个系统的重量和用户的疲劳感。
这些设备大多用于日常使用，并且许多被半永久植入体内，这意味着没有医疗帮助就无法完全移除。根据生物电子学设备的应用目的不同，其大小可以小到微小或大到相当庞大。因此，这些设备必须既舒适又具有功能性。
在植入物的情况下，设备通常与与胸部某处连接的电池相连。虽然这种方法是无创的，但经过数月或数年的使用后可能变得繁琐。
Kim和他的同事采用了一种不同的电池供电设计方法，选择超声波技术。我们通常将超声波视为成像技术，常用于孕妇或内部受伤的人。但是，Kim和他的同事以一种不同的方式使用超声波：它们传输低电流电能。
当两种材料具有不同极化时，电子从一种材料转移到另一种材料的过程被称为静电。超声波探头具有负电荷，而植入物具有正电荷。当超声波探头接近时，无线能量传输就发生了。
Kim和他的同事将这种植入设备称为静电纳米发电机，它们使用低电流电能直接刺激神经。与从电池组提取电力不同，封闭的超声波单元通过植入物的经皮部分传递低电流电能。
这种系统通常用于器官疗法，刺激衰竭的器官以改善其功能。例如，Kim和他的同事将静电系统植入到活体老鼠模型的过度活动膀胱中来测试他们的设备。
他们观察到，与类似大小和位置的非活动对照植入物相比，该设备减少了排尿频率，改善了膀胱容量，而且没有对健康膀胱功能产生负面影响。
虽然这种系统尚未应用于人类，但随着这项技术的发展，此类研究至关重要。
超声波相比电池有几个明显的优势。超声波能够穿透金属等材料，从而减小了设备的尺寸，并减轻了患者的不适感。此外，减少对电池的需求可使设备更加高效和环保。最后，与其他设计中使用的高电流系统相比，超声波的低电流对身体和神经的损害要小得多。
然而，我发现更有意思的是静电能量传输本身的概念。在大多数人体工程学的生物电子设计中，动力供应是一个限制因素。由于静电，基于电池的设计需求已经消失。
不过，该系统要求每次激活植入物时都必须使用超声波探头，这限制了该系统在日常情况下的应用。然而，随着便携式超声波设备的发展，它们也可能扩大静电式设计的应用范围。无论如何，这个设想和设计都是了不起的。
如果类似技术在未来几个月或几年中被更广泛地应用于再生医学领域，例如假体、胰岛素输送、物理康复等，我将不会感到意外。我非常期待这样的进展。
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常见问题解答
Q: 这种超声波动力植入物已经在人体上应用吗？
A: 目前尚未在人体上应用这种超声波动力植入物，但相关研究对该技术的发展至关重要。
Q: 超声波动力植入物和传统电池供电的区别在哪里？
A: 超声波能够穿透材料，从而减小了设备的尺寸和患者的不适感。此外，超声波的低电流对身体和神经的损害要小得多，并且更加高效和环保。
Q: 是否存在使用超声波探头来激活植入物的限制？
A: 是的，目前的限制是每次激活植入物都需要使用超声波探头，这在日常使用中有一定不便。然而，随着便携式超声波设备的进一步发展，这可能会有所改善。
Q: 这种植入物的应用范围有哪些？
A: 超声波动力植入物可能在再生医学的各个领域中得到应用，如假体、胰岛素输送、物理康复等。
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