深圳新聞網2025年4月7日訊（深圳特區報記者 聞坤 實習生 王亮）近日，中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“深圳先進院”）鍾超團隊聯合劉志遠團隊、深圳大學王任衡團隊在《先進材料》上發表最新研究成果。他們利用3D列印活體水凝膠技術，成功研製出直徑僅20毫米的微型便攜式微生物燃料電池，創新性地整合了生物電刺激裝置，通過刺激神經元實現了對電生理和血壓的精準調節，在疾病治療方面有較大應用潛力。該研究推動了便攜式生物器件的發展，拓展了活體能源材料的研究前沿。

生物電池也被稱為微生物燃料電池，是一種利用電活性微生物的代謝活動來發電的新型生物能源裝置。通過微型化和便攜化改造，微生物電池有望為智慧手錶、心臟起搏器等毫瓦級低功耗設備提供電力支援。

受傳統鋰電池製造技術啟發，研究團隊採用陰陽極分離的優化設計：以活體水凝膠作為“陽極”，含鐵氰化鉀的藻酸鹽水凝膠作為“陰極”，通過3D列印技術製備出高性能電極結構，最終成功構建了直徑僅20毫米、硬幣大小的微型生物電池系統。

實驗結果表明，這塊微型電池可穩定輸出450毫伏電壓，並實現長達10次完整的“自充電—放電”的供能迴圈。文章通訊作者鍾超研究員表示：“電池供能循環結束後，細菌存活率高達97%，且連續運行100小時後仍保持90%以上的高存活率，這充分證明瞭其優異的生物相容性。”進一步的性能測試表明，生物電池具有出色的循環穩定性，能量損失極低，同時完全避免了傳統電池中鈷、鋰等稀缺金屬以及有毒電解質的使用，在環保方面具有顯著優勢。

團隊瞄準了暫態神經刺激這一精準醫療領域——通過集成電容器系統實現電能的精準調控，成功開發出適用於神經調控的生物電池應用方案。大鼠坐骨神經刺激實驗結果顯示，隨著生物電池輸出強度的梯度增加，誘發的動作電位和肌電信號幅度呈現顯著劑量依賴性增強。此外，通過調節生物電池的輸出，大鼠血壓成功出現明顯下降。

這些數據不僅驗證了生物電池在神經干預治療中的有效性，更揭示其獨特優勢——細菌代謝的自然波動特性反而與暫態神經刺激的需求高度契合，為高血壓等疾病的精準神經調控提供了創新解決方案。

論文第一作者王新宇介紹，團隊未來計劃開發基於活體水凝膠的植入式生物電池，利用人體血糖作為持續能源，實現醫療設備的自供能運行。未來，研究團隊將通過優化菌種選擇、改進材料配方和精細調控電池結構，提升生物電池性能，推動該技術向實際應用轉化。