Cell子刊：白硕/李琦/孙韬等开发完全可生物降解的自供电电刺激器，增强肌肉修复

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

骨骼肌占人体体重的 40% - 50%，是人体最大的组织之一，在日常活动和运动功能中发挥着至关重要的作用。虽然肌肉具有固有的自我修复机制，但在大体积肌肉缺失（VML）后，这些修复机制往往无法完全恢复肌肉组织。VML 不仅会导致肌肉力量下降和活动受限，还常常造成持续的功能缺陷和长期残疾。传统的 VML 治疗方法，例如自体肌肉移植和物理治疗，虽然常用，但存在诸多局限性，包括供体部位短缺、供体与受体不匹配以及恢复时间长等问题。

近年来，电刺激（ES）作为一种促进组织再生的有前景的方法受到了关注。作为一种外源性治疗技术，电刺激模拟生物电，已被证明通过调节细胞膜上的钙离子通道来促进组织修复和伤口愈合，从而改善愈合过程。然而，传统的电刺激方法（例如那些涉及植入针和电极的方法），仍面临着一些挑战，包括依赖体积庞大的外部电源、使用便捷性以及患者舒适度等问题。

2026 年 1 月 16 日，中国科学院过程工程研究所白硕/李琦团队联合云南大学孙韬团队，在 Cell 子刊Cell Biomaterials上发表了题为：Fully biodegradable, self-powered electrical stimulator for enhanced muscle repair 的研究论文。

该研究开发了一种完全可生物降解、自供电的电刺激装置，用于增强肌肉修复。在大鼠骨骼肌损伤模型中，该电刺激装置在 2 周内实现了肌肉的完全恢复，而电刺激装置本身在约 4 周后自行完全降解。

电刺激（ES）对肌肉缺陷修复有效，但传统的电刺激系统存在体积大、依赖外部电源以及移除时需二次手术等问题。

在这项最新研究中，研究团队开发了一种完全可生物降解、自供电的电刺激装置，以生物相容性好、成本低的壳聚糖作为核心压电材料，并与可降解的聚乙烯醇结合形成复合膜。该复合膜在 5000 次压力循环中稳定产生约 500 毫伏的电压，是迄今为止报道的性能最佳的壳聚糖基压电材料之一。

该电刺激装置通由膝关节运动提供动力，可将原位电刺激传递给植入损伤部位的导电水凝胶支架。结合组织工程技术，这种自供电电刺激系统能促进成肌细胞的生长和分化，从而加速修复。

在大鼠骨骼肌损伤模型中，该电刺激装置在 2 周内实现了肌肉的完全恢复，而电刺激装置本身在约 4 周后自行完全降解。总体而言，该装置为更好的可生物降解、自供电植入式电刺激疗法在肌肉修复中的应用铺平了道路。

论文链接：

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