深圳新闻网2025年4月7日讯（深圳特区报记者 闻坤 实习生 王亮）近日，中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“深圳先进院”）钟超团队联合刘志远团队、深圳大学王任衡团队在《先进材料》上发表最新研究成果。他们利用3D打印活体水凝胶技术，成功研制出直径仅20毫米的微型便携式微生物燃料电池，创新性地整合了生物电刺激装置，通过刺激神经元实现了对电生理和血压的精准调节，在疾病治疗方面有较大应用潜力。该研究推动了便携式生物器件的发展，拓展了活体能源材料的研究前沿。
生物电池也被称为微生物燃料电池，是一种利用电活性微生物的代谢活动来发电的新型生物能源装置。通过微型化和便携化改造，微生物电池有望为智能手表、心脏起搏器等毫瓦级低功耗设备提供电力支持。
受传统锂电池制造技术启发，研究团队采用阴阳极分离的优化设计：以活体水凝胶作为“阳极”，含铁氰化钾的藻酸盐水凝胶作为“阴极”，通过3D打印技术制备出高性能电极结构，最终成功构建了直径仅20毫米、硬币大小的微型生物电池系统。
实验结果表明，这块微型电池可稳定输出450毫伏电压，并实现长达10次完整的“自充电—放电”的供能循环。文章通讯作者钟超研究员表示：“电池供能循环结束后，细菌存活率高达97%，且连续运行100小时后仍保持90%以上的高存活率，这充分证明了其优异的生物相容性。”进一步的性能测试表明，生物电池具有出色的循环稳定性，能量损失极低，同时完全避免了传统电池中钴、锂等稀缺金属以及有毒电解质的使用，在环保方面具有显著优势。
团队瞄准了瞬时神经刺激这一精准医疗领域——通过集成电容器系统实现电能的精准调控，成功开发出适用于神经调控的生物电池应用方案。大鼠坐骨神经刺激实验结果显示，随着生物电池输出强度的梯度增加，诱发的动作电位和肌电信号幅度呈现显著剂量依赖性增强。此外，通过调节生物电池的输出，大鼠血压成功出现明显下降。
这些数据不仅验证了生物电池在神经干预治疗中的有效性，更揭示其独特优势——细菌代谢的自然波动特性反而与瞬时神经刺激的需求高度契合，为高血压等疾病的精准神经调控提供了创新解决方案。
论文第一作者王新宇介绍，团队未来计划开发基于活体水凝胶的植入式生物电池，利用人体血糖作为持续能源，实现医疗设备的自供能运行。未来，研究团队将通过优化菌种选择、改进材料配方和精细调控电池结构，提升生物电池性能，推动该技术向实际应用转化。
