北理工陈南&北大卢闫晔Nano Energy：柔性微型电池的首创应用—加速伤口愈合！

第一作者：孙小彤、杨亚楠、刘倩雯、Dongye Zheng

通讯作者：陈南*、卢闫晔*

单位：北京理工大学，北京大学

伤口愈合是一个重要的生理过程，涉及各种组织的再生、肉芽组织的增殖和疤痕的形成。这一过程是在皮肤断裂或缺损等外力作用于人体后，由内源性电场触发的。尽管有许多伤口愈合治疗方法，但大多数都是被动的，很少有助于主动控制皮肤细胞行为以加快恢复。电刺激可通过模拟伤口愈合过程中的自然电场来调节皮肤细胞的行为。与传统方法相比，电刺激能更有效地促进肉芽组织生长、成纤维细胞增殖和表皮细胞迁移。由于电刺激设备的尺寸、空间限制和不可持续性，在临床程序中使用电刺激设备具有挑战性，难以实现实时和便捷的治疗。用于皮肤伤口愈合的电刺激设备的微型化引起了人们的极大兴趣，是医疗应用领域取得突破的一条大有可为的途径。

新一代柔性、长寿命、二次微型电池的开发极大地满足了对高安全性、性能稳定的储能设备的需求，符合加速伤口愈合的要求。对于可穿戴和植入人体的电子设备，其生物相容性也是一个考虑因素。与有机系微型电池相比，水系离子微型电池更受青睐，因为它们具有更高的安全性、环境友好型的制造条件，以及良好的生物相容性。金属锌具有比容量高、储量丰富、毒性小等优点，被广泛认为是一种理想的材料而被应用于离子电池电极中。

鉴于此，北京理工大学陈南团队与北京大学卢闫晔团队开创性地提出将可充电柔性微型锌-二氧化锰电池（mZMB）与环形电路结构相结合，产生模拟内源性电场的环形电场，从而参与调节细胞迁移、增殖和极化等一系列生物行为，加速伤口愈合。小鼠研究表明，在由mZMB提供动力的模拟环形电场中，皮肤伤口可在6天内愈合，而空白对照组则需要不少于10天的时间。mZMB可以串联并设计成各种结构，以增加其实用性。研究成果将扩大柔性微型电池在能源、生物和医学等领域的跨学科应用。其成果以“Accelerating wound healing with flexible zinc ion microbatteries coupled with endogenous electrical fields”为题发表在国际知名期刊Nano Energy上。

文章要点图 a. mZMB 制作过程。b. mZMB具有良好的柔韧性。c. mZMB 微电极的SEM图像。d. mZMB的长循环性能。e. 贴附在医用无纺布胶带上的mZMB的照片。f-g. 自粘弹力绷带缠绕在 mZMB 上构成给小鼠使用的 mZMB电愈贴。h. 由环形电极 mZMB 伤口塑料产生的外源电场驱动的小鼠伤口愈合机制。i-j. COMSOL 模拟 mZMB 伤口塑料的两种电极（环形、平行）形状产生的电场分布。k. 分别使用环形、平行电极构建的外源性环形电场和空白对照处理伤口第 0、2、4 和 6 天的代表性皮肤伤口照片。l. 环形电极和空白对照（0~5 天）下的细胞迁移照片，曲线表示细胞覆盖率。m. 用 Western 印迹法分析环形电极下和空白对照组细胞的 caspase-3 含量。n. CCK8 细胞毒性测试示意图。o. 环形电极、平行电极和空白对照处理 6 天伤口的血色素和伊红染色切片以及 Masson 三色染色组织学纵向切片，标尺为 20 μm。p. 供人类使用的 mZMB电愈贴的示意图。q. 可贴在人体手臂上的不同大小的 mZMB电愈贴。

Accelerating wound healing with flexible zinc ion microbatteries coupled with endogenous electrical fields

作者：Xiaotong Sun1, Ya’nan Yang1, Qianwen Liu1, Dongye Zheng1, Changxiang Shao, Yaohan Wang, Jinsheng Lv, Tian Yang, Yanye Lu*, Qiushi Ren, Nan Chen*

期刊官方简写：Nano Energy

陈南，北京理工大学化学与化工学院副教授，博士生导师。主要从事以无机化学为基础的交叉科学研究，具体涉及包括共轭碳基复合/杂化材料（结构）的设计制备及其在新能源等相关领域的应用。迄今以第一/通讯作者在Nat. Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.、Matter、Adv. Energy Mater.、Adv. Func. Mater.、ACS Nano、ACS Energy Lett.等国际权威SCI学术刊物上发表论文40余篇，全部论文70余篇，研究成果受到了国内外学者的广泛关注，全部论文他引2000余次，并被Chem. Soc. Rev.、Adv. Mater.、Nano Today等国际顶级期刊报道评述。授权中国、日本、美国发明专利7项，编写中英文学术著作各一本。主持国家自然科学基金面上项目、青年项目，北京市自然科学基金面上项目，河北省自然科学基金面上项目。同时以项目骨干身份参与了重点研发计划（原973计划），北京市科委石墨烯科技创新专项、总装“十二五”、“十三五”预研重点计划等国家级、省部级科研项目。课题组长期招聘博士后，欢迎具有材料科学、化学、物理学等相关背景的青年才俊加入。

卢闫晔，北京大学医学部医学技术研究院助理教授，博士生导师。主要从事人工智能、机器视觉与医学影像技术研究，聚焦于面向人工智能与医学影像技术的弱监督与无监督学习问题研究，以基于人工智能的医学成像技术与医学辅助诊断系统研究为主要应用方向，在医学影像设备研制和智慧医学影像处理技术等方面开展了一系列研究。在医学成像设备研制方面，搭建了四模态小动物分子成像设备，开发了能谱CT仿真平台、小动物的散斑/OCT光学成像平台等。在基于人工智能的医学影像技术的科学问题研究方面，开展了图像重建、图像增强以及图像分类/分割等方面的研究。共发表学术论文50余篇，其中以第一作者或通讯作者身份发表文章31篇（独立一作/通讯22篇），其中包括IEEE TMI、CVPR、ICCV、ECCV等多篇研究领域内顶级期刊和顶级会议；获得专利授权13项，有6项专利已被产业转化。

陈南课题组研究领域主要包括：

陈南课题组每年招收1~2名硕士、博士，常年招收博士后。欢迎对科学领域有探索性、创新性思维的同学加入。