科技日报北京8月30日电（记者张佳欣）：牛津大学的研究团队在构建微型生物集成装置领域取得了突破性进展，这一装置能够直接刺激细胞，为微电子设备、生物混合界面、植入物、人造组织以及微型机器人的动力系统开辟了新途径。研究成果于30日刊载于《自然》杂志。

这项创新对于细胞交互和活体组织的刺激具有重大医疗应用价值，比如精准药物输送与促进伤口快速愈合。然而，以往的此类设备均需外接电源支持其功能运转。此前，业界一直未能找到在微观级别上有效提供电力的解决方案。

为了克服这一挑战，牛津大学化学系的研究人员发明了一种微小的电源，能够调控培养的人类神经细胞的活性。他们借鉴电鳗的发电原理，设计出一种利用内部离子浓度梯度产生能量的装置。该电源由一系列纳升级别的导电水凝胶液滴构成，每个液滴内含有不同成分，从而形成盐浓度梯度。相邻液滴间由脂质双层隔开，既提供物理支撑，又能阻止离子流动。

通过将此结构冷却至4℃并调整周围环境，可引发电能产生。此时，脂质双层的稳定性被破坏，液滴间的水凝胶得以连接，离子在两端高盐液滴与中间低盐液滴间移动，进而释放能量转化为电能，为水凝胶结构供电，使其成为外部组件的理想电源。

在实验中，激活的液滴电源持续释放电流超过30分钟，单个50纳升液滴的单元最高输出功率可达65纳瓦。即使存放36小时后，仍能保持稳定的电流输出。此外，该装置采用模块化设计，通过串联多个纳升大小的导电水凝胶液滴单元，可显著提升电压和电流，甚至串联20个单元即可点亮一个发光二极管，展现出强大的应用潜力。

科技日报北京8月30日电（记者张佳欣）：牛津大学科学家们在微尺度生物集成设备领域取得突破，研发出一款微型电源，能直接操控细胞。这一创新成果为下一代可穿戴设备、生物接口、植入物、合成组织及微型机器人提供了动力解决方案。相关研究已在《自然》杂志上发表。

这项技术对细胞交互与组织刺激具有重要意义，如精准药物投递与加速伤口愈合。然而，过去这类设备依赖外部电源运作。此前，业界未能找到在微观层次上有效供电的途径。

为解决此问题，牛津大学化学系的研究团队设计了一款微电源，能调节培养的人类神经细胞的活动。灵感源自电鳗的发电机制，该电源通过构建离子浓度梯度来产生能量。电源由一系列纳升大小的导电水凝胶液滴组成，每个液滴内含不同成分，形成盐浓度差异。相邻液滴间通过脂质双层隔离，后者提供物理支撑并防止离子流通。

通过低温处理与环境调整，电源可产生电能。此时，脂质双层结构不稳定，液滴间形成连续的水凝胶，离子在两端高盐液滴与中间低盐液滴间移动，释放能量转换为电能，驱动水凝胶结构作为外设电源。

实验显示，激活的液滴电源能持续输出电流超过30分钟，单个50纳升液滴的单元最大输出功率为65纳瓦。存放36小时后，电流输出稳定不变。此装置采用模块化设计，通过串联纳升大小的导电水凝胶液滴单元，可大幅提升电压和电流，甚至串联20个单元即可点亮发光二极管，展现广泛的应用前景。