“人机共生”新范式！李舟、欧阳涵、华伟Nat. Biomed. Eng发文突破心脏起搏器终身续航瓶颈

对全球数百万心律失常患者而言，植入式心脏起搏器是维系生命节律的“守护者”。然而，这一“救命神器”长期受限于一个根本性瓶颈：电池寿命有限。一旦电量耗尽，患者不得不接受高风险、高成本的二次手术更换设备——不仅带来身体创伤，还可能中断治疗、加重家庭负担。

如何让起搏器真正实现终身工作，彻底告别二次手术？近日，中国科学院大学欧阳涵副教授、清华大学/北京清华长庚医院李舟教授、中国医学科学院阜外医院华伟教授领衔组成的多学科交叉团队，提出一项颠覆性理念——“共生生物电子”（symbiotic bioelectronics），并成功研制出全球首款胶囊尺寸、共生型自供电无导线心脏起搏器。

该设备首次在大型动物模型中实现能量自给与治疗功能的闭环运行，标志着植入式电子设备迈向“终身免维护”迈出关键一步。相关成果以“”Symbiotic transcatheter pacemaker for lifelong energy regeneration and therapeutic function in porcine disease model“”为题，于2026年1月19日在线发表于国际顶级期刊《Nature Biomedical Engineering》。

论文发表截图

从“被动共存”到“主动共生”：重构人机关系的新范式

传统植入设备将人体视为被动的能源消耗对象，形成单向依赖。而自然界中，共生关系无处不在——如植物与菌根真菌互惠互利、协同进化。受此启发，研究团队跳出“延长电池寿命”的思维定式，转而思考：能否让设备与人体形成能量与功能上的双向交互？他们设计的共生型起搏器，核心在于一个微型但高效的动能-电能转换模块：利用心脏自身搏动产生的机械能，通过电磁感应原理实时捕获并转化为电能，驱动起搏电路工作。这意味着——每一次心跳，都在为设备“充电”。实验数据显示，该系统最大平均输出功率达120 μW，远超起搏器终身运行所需的临界能量阈值（约5 μW），足以支持长期、稳定的心脏起搏。这项突破不仅有望彻底解决起搏器电池更换难题，更开启了“人机共生”医疗电子的新纪元——未来，植入设备或将不再是“外来物”，而是与人体协同工作的“伙伴”。

极简设计，极致性能：微创植入+近零损耗

面向临床转化，团队同步攻克了微型化、生物相容性与能量效率三大难题：尺寸仅如胶囊，可经导管微创植入心腔，避免开胸；创新采用磁悬浮式能量缓存结构，近乎消除机械摩擦与启动能耗，实现近零启动阈值与高动能转换效率；材料具备优异的血液相容性与组织相容性，显著降低血栓与炎症风险；整个共生型起搏器系统架构高度简化，有效提升长期运行稳定性。在猪三度房室传导阻滞模型中，该起搏器连续自主运行30天，全程无需外部供能，持续精准调控心律，验证了其潜在的临床可行性与可靠性。

共生型自供电无导线心脏起搏器示意图

迈向“人机共生”的生物电子新时代

这项工作不仅解决了起搏器“换电之痛”，更开创了一种全新的植入式医疗设备设计哲学：不再将人体视为能源的终点，而是能量循环的起点。未来，这一“共生”理念有望拓展至神经调控、疼痛管理、代谢监测等更多生物电子应用场景，推动植入设备从“工具”进化为“伙伴”，真正实现人机协同、共融共生。心跳不止，电力不息，这颗与心脏共舞的“共生起搏器”，或许正是未来智能医疗最温柔的答案。

体内植入过程示意图与DR影像

致谢与支持

本研究由中国科学院大学、清华大学、北京大学、中国医学科学院、北京航空航天大学、杭州电子科技大学等多家单位协同完成。欧阳涵（国科大）、蒋东杰（北大/北医三院）、胡奕然、程思静（阜外医院）、张正民（杭州电子科技大学）为论文共同第一作者；李舟（清华）、华伟（阜外）为共同通讯作者。中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士给予重要指导。项目获国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青促会、北京市科技新星计划、新曦颠覆性技术创新基金等多项资助。

原文链接： https://www.nature.com/articles/s41551-025-01604-4

作者简介

李舟教授，博士生导师，清华大学附属北京清华长庚医院健康科技研发中心主任，清华大学教授。获国家杰出青年基金支持。担任中国生物医学工程学会理事和青委会副主委等；兼任国家中长期科技发展规划先进制造领域传感器方向战略研究组专家等在Nature Biomedical Engineering, Nature Reviews Cardiology, Cell Biomaterials, Science Advances, Nature Communications等期刊上共发表论文330余篇，并入选科睿唯安2024年度“全球高被引科学 家”名单。被引用超23000次，H-index为86，多篇为本领域最高被引次数论文。

实验室主页：http://www.nanobiolab.cn/。

华伟教授、中国医学科学院阜外医院，心血管内科，主任医师，国际欧亚科学院院士，亚太心律学会（APHRS）主席、中华医学会心电生理与起搏分会主任委员、国务院特殊津贴专家。在多年的临床实践中，已为10000余例患者植入了心脏起搏器，成为目前国内植入起搏器最多的专家。以第一作者发表论文100余篇，包括美国JACC，PACE等杂志，主编或参编专著10余部。获国家科技进步二等奖一项，中华医学科技进步二等奖三项。

欧阳涵副教授、中国科学院大学纳米生物医学工程实验室PI，共发表论文56篇，被引7500余次，H因子35。第一及通讯作者论文23篇，包括Nat. Biomed. Eng，Cell Biomaterials, Nat.Commun，Sci.Adv，Device，Adv.Mater等，ESI高被引论文6篇。获得国家重点研发计划课题、北京市科技新星，中科院青促会项目，国自然面上、青年项目的资助。担任国际IJMS期刊编委，BMEMat、Regen Biomater青年编委、学会分会委员等。

实验室主页：https://www.nbmelab.cn/。

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