马里兰大学的工程师们发明了一种全新的生物相容性电池，它产生了人类和其他生物所使用的基于离子的电能。该项研究7月24日发表在了《Nature Communications》。

离子电池或可直接建立人机交流

在我们的身体里，流动的离子（钠、钾和其他电解质）是电能信号，它能驱动大脑、控制心脏节律、肌肉运动等等。

在传统电池中，电能或电流以电子运动形成。产生的电流从电池的一端（电极）移动到另一端的是离子。新的UMD电池则相反。它在装置中以电子移动传递离子流的能量。这是第一次发明离子电流电池。

研发该电池的团队牵头人Liangbing Hu表示，我们的目的是让离子系统与人类系统交互。

Hu表示，因此我们提出了反向设计的电池。在一个经典的电池中，电子通过导线流动到电子接口，离子流过电池隔板。在该逆向设计中，传统电池是通过电子短路（也就是说电子通过金属线）。然后离子必须穿过外面的离子电缆。在这种情况下，离子电缆中的离子——这里为草纤维——可以与生命系统交互。

研究小组的成员、国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所的科研人员（NIDDK）Jianhua Zhang表示，潜在的应用可能包括微操作神经活动和交互下一代设备的研发，其可预防和/或治疗以下内科疾病，如阿尔兹海默病和抑郁。

Zhang还表示，该电池可用于研发残疾人的医疗设备，或者用于研究和临床中更有效的药物和基因传递工具，更精确地治疗癌症和其他疾病。

他说，展望科学领域的前景，希望这项发明有助于建立直接的人机交流的可能性。

生物相容以及生物材料电池

由于活细胞在离子电流下工作，现有的电池提供了电子流，科学家们曾试图通过修补电子流到离子流以建立二者的生物相容性。这种方法的问题是，电子电流需要达到一定的电压，才能跨越电子系统与离子系统之间的鸿沟。然而，生物系统的离子流在非常低的电压下流动。因此，使用电子到离子的修补方法中，感应电流太高以至于无法运行大脑或肌肉。使用离子电流电池则可以解决这一问题，其可以在任何电压下运行。

新的UMD电池还具有另外一个不寻常的特点，采用草储存能量。为了制造该电池，团队在锂盐溶液中浸泡了草地早熟禾的叶片。曾上下运输草营养物质的通道成为容纳溶液的理想管道。

研究小组发明的演示电池看起来像两个玻璃管，里面有一片草叶，每根玻璃管都由顶部的一根细金属丝相连。导线是电子通过电池的一端移动到另一端的媒介，作为储存的能量缓慢地释放。在每一个玻璃管的另一端是一个金属尖端，通过此离子电流流动。

研究人员证明，离子流通过接触电池到锂浸棉绳的一端实现离子电流的流动，中间有一个蓝色的铜离子点。捕获了离子流，铜沿着线移向负电极，就像研究人员预测的那样。

Chengwei Wang表示，草的微通道可以容纳盐溶液，使他们成为一个稳定的离子导体。然而，研究小组计划使他们能够生产的离子电流电池多样化。Wang表示，我们正在研发多种离子导体，包括纤维素、水凝胶和聚合物。

（环球医学编辑：贾朝娟 ）