重庆大学团队通过静电纺丝法制备生物相容性优异的热塑性聚氨酯橡胶（TPU）纤维，将其纺织成柔性可拉伸基底，并将共价结合的碳纳米管和葡萄糖氧化酶混合物泵入TPU柔性基底的表面和内部，构建酶燃料电池生物阳极，用来催化体液中的葡萄糖。
从重庆大学获悉，能源与动力工程学院廖强教授团队和重庆医科大学戴红卫教授团队合作采用静电纺丝技术开发了一种植入式酶燃料电池。该电池在大鼠体内可经受拉伸、扭转和弯折等柔性工况，并可稳定供能超过一周。相关研究成果近日发表在国际知名期刊《先进功能材料》上。
弯折拉伸可降低酶燃料电池功率和寿命
酶燃料电池是一种以酶为催化剂，将人体体液中有机物储存的化学能直接转化成电能的发电装置，是一种极具应用前景的可穿戴、可植入生物电源技术。
酶燃料电池是这样工作的——含生物可降解有机物的汗液、尿液等人体体液流过生物电极发生生物电催化反应产生代谢物、电子、氢离子等；代谢物、氢离子在生物电极内沿着与体液有机物扩散相反的方向传递，电子则通过外电路到达阴极形成生物电流，与通过自然对流或溶解在体液中的氧气、氢离子反应生成水，最终形成闭合回路。
相比于其他微纳供能体系，酶燃料电池具有催化剂可再生、工作条件温和、功率密度高等优点，能够为低功耗可穿戴、可植入健康监测设备长期、稳定供电。
“对酶燃料电池的柔性化与全面生物相容性的评估是实现商业化的前提。”团队成员、重庆大学能源与动力工程学院副教授杨扬介绍，国内外现有的研究忽视了酶燃料电池会处在瞬间或反复作用的弯折、扭转、拉伸等柔性环境。在此环境下，电池的实际功率和能量密度低于非柔性状态，更重要的是电池功率输出波动加剧，寿命缩短。此外，在人体运动过程中，传统的结构设计使电池与人体组织力学性能失配，这会引起组织损伤和感染等问题。因此，他们希望设计一种生物相容性好、可拉伸、柔性的绿色生物电源装置。
赋予植入式酶燃料电池更大柔性更高强度
杨扬介绍，他们通过静电纺丝法制备生物相容性优异的热塑性聚氨酯橡胶（TPU）纤维，将其纺织成柔性可拉伸基底，并将共价结合的碳纳米管和葡萄糖氧化酶混合物泵入TPU柔性基底的表面和内部，构建酶燃料电池生物阳极，用来催化。