Cell子刊：白碩/李琦/孫韜等開發完全可生物降解的自供電電刺激器，增強肌肉修復

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

骨骼肌占人體體重的 40% - 50%，是人體最大的組織之一，在日常活動和運動功能中發揮著至關重要的作用。雖然肌肉具有固有的自我修復機制，但在大體積肌肉缺失（VML）后，這些修復機制往往無法完全恢復肌肉組織。VML 不僅會導致肌肉力量下降和活動受限，還常常造成持續的功能缺陷和長期殘疾。傳統的 VML 治療方法，例如自體肌肉移植和物理治療，雖然常用，但存在諸多局限性，包括供體部位短缺、供體與受體不匹配以及恢復時間長等問題。

近年來，電刺激（ES）作為一種促進組織再生的有前景的方法受到了關注。作為一種外源性治療技術，電刺激模擬生物電，已被證明通過調節細胞膜上的鈣離子通道來促進組織修復和傷口愈合，從而改善愈合過程。然而，傳統的電刺激方法（例如那些涉及植入針和電極的方法），仍面臨著一些挑戰，包括依賴體積龐大的外部電源、使用便捷性以及患者舒適度等問題。

2026 年 1 月 16 日，中國科學院過程工程研究所白碩/李琦團隊聯合云南大學孫韜團隊，在 Cell 子刊Cell Biomaterials上發表了題為：Fully biodegradable, self-powered electrical stimulator for enhanced muscle repair 的研究論文。

該研究開發了一種完全可生物降解、自供電的電刺激裝置，用于增強肌肉修復。在大鼠骨骼肌損傷模型中，該電刺激裝置在 2 周內實現了肌肉的完全恢復，而電刺激裝置本身在約 4 周后自行完全降解。

電刺激（ES）對肌肉缺陷修復有效，但傳統的電刺激系統存在體積大、依賴外部電源以及移除時需二次手術等問題。

在這項最新研究中，研究團隊開發了一種完全可生物降解、自供電的電刺激裝置，以生物相容性好、成本低的殼聚糖作為核心壓電材料，并與可降解的聚乙烯醇結合形成復合膜。該復合膜在 5000 次壓力循環中穩定產生約 500 毫伏的電壓，是迄今為止報道的性能最佳的殼聚糖基壓電材料之一。

該電刺激裝置通由膝關節運動提供動力，可將原位電刺激傳遞給植入損傷部位的導電水凝膠支架。結合組織工程技術，這種自供電電刺激系統能促進成肌細胞的生長和分化，從而加速修復。

在大鼠骨骼肌損傷模型中，該電刺激裝置在 2 周內實現了肌肉的完全恢復，而電刺激裝置本身在約 4 周后自行完全降解。總體而言，該裝置為更好的可生物降解、自供電植入式電刺激療法在肌肉修復中的應用鋪平了道路。

論文鏈接：

https://www.cell.com/cell-biomaterials/fulltext/S3050-5623(25)00305-8