利用肌肉力量进行治疗

压电材料，如陶瓷和晶体，具有在机械应力作用下产生电荷的特殊性质。它们被用于许多设备，包括超声波换能器、振动传感器和手机。在医学上，使用压电装置的电刺激已被证明有利于加速伤口和骨折的愈合，维持中风患者的肌肉张力，减少慢性疼痛。然而，缺乏生物相容性——导致僵硬和毒性——阻碍了该领域的进展。

生物工程师已经开发出植入式压电治疗设备。这种薄而灵活的器件利用了一个事实，即非刚性、无毒的生物材料，如丝、胶原蛋白和氨基酸也具有压电特性。

该团队由材料科学与工程教授王旭东博士领导，创建了一种利用氨基酸赖氨酸作为压电发生器的小片状结构自组装方法。自组装过程包含一个生物相容性聚合物外壳，当聚合物/赖氨酸溶液蒸发时，该外壳包围赖氨酸。赖氨酸内层和聚合物涂层之间的化学相互作用对于将赖氨酸定向到其弯曲时产生电流所需的晶体结构中至关重要。

国家生物医学成像和生物工程研究所发现科学与技术部主任David Rampulla解释说：“这项工作是利用材料的化学性质制造自组装产品的一个杰出例子。”该研究所支持这项研究。所采用的工艺快速且价格低廉，使得用于治疗应用的此类晶片的生产成为可能。晶片的可生物降解性开启了创造电疗的可能性，可用于加速受伤骨骼或肌肉的愈合，然后降解并从体内消失

该团队对压电晶片的性能进行了大量测试。在大鼠的腿部和胸部放置晶片。腿部运动和胸部运动将压电晶片压缩到足以产生电输出的程度。移植晶片溶解在大鼠体内后进行的血液测试显示，血细胞和其他代谢物水平正常，表明溶解的晶片没有有害影响。

王强调团队优雅工作的简单性，可以将肌肉运动转化为潜在的改变游戏规则的治疗方法。“我们相信，这项技术开启了一系列的可能性，包括实时传感、加速伤口和其他类型损伤的愈合，以及治疗疼痛和其他神经系统疾病的电刺激。重要的是，我们的快速自组装技术大大降低了这类设备的成本，这类设备有可能极大地扩大这种非常有希望的医疗干预形式的使用。”