［本站讯］近日，晶体材料国家重点实验室王书华教授、刘宏教授与齐鲁医院刘超副教授提出了一种植入式锌离子电池并研究了其降解产物对成骨和免疫的双重作用。研究成果以“Implantable Zinc Ion Battery and Osteogenesis-Immunoregulation Bifunction of Its Catabolite”为题，发表于国际期刊ACS Nano。文章第一作者为晶体材料国家重点实验室博士研究生张锋和齐鲁医院研究生郑裕博，通讯作者为晶体材料国家重点实验室王书华教授、刘宏教授和齐鲁医院刘超副教授。

锌是人体必需的微量元素，在免疫、骨骼再生等方面起着至关重要的作用。因此，锌离子生物降解后产生的锌离子具有骨修复潜力。然而，离子浓度过高会破坏宿主细胞的渗透压平衡，导致细胞死亡。因此，有必要合理设计锌离子电池关键材料，以控制电池降解后的离子释放，减小细胞毒性。实现ZIB的可控降解和探索其分解产物对周围组织的影响是生物相容性锌离子电池应用的关键。研究团队提出了一种以明胶/聚己内酯基复合材料为凝胶电解质、α-MnO₂/碳纳米管为正极、电沉积锌为负极、聚乙烯醇和羧甲基纤维素钠复合材料为封装膜的植入式锌离子电池。封装膜实现了离子的缓释效应，电池降解产生的Zn²⁺和Mn²⁺无细胞毒性。此外，可植入锌离子电池具有良好的生物相容性和生物降解性，其在大鼠体内8周内完全降解。锌离子电池分解产物可促进巨噬细胞M2相关因子的表达，从而抑制炎症。同时，设计的可植入ZIB促进成骨相关因子的表达，加速BMSCs的成骨分化。所设计的可植入ZIB可作为抑制炎症和促进骨修复的功能材料。此外，利用3D打印技术设计了无线能量传输系统，实现了电池在大鼠体内的实时无线充电。

相关研究工作得到了国家自然科学基金、中国科协青年人才托举工程、山东大学和晶体材料国家重点实验室的大力支持。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c04705