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随着植入式电子医疗设备的快速发展，植入式超级电容器已成为流行的储能设备。然而，超级电容器在植入人体时不可避免地会与血液直接接触，可能会引起凝血、血栓等临床不良反应，损害植入式储能装置的性能，对人类健康构成严重威胁。

2024年12月3日，兰州理工大学冉奋教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《An anticoagulant supercapacitor for implantable applications》的研究论文，王相雅为论文第一作者，冉奋教授为论文通讯作者。

冉奋，兰州理工大学材料科学与工程学院教授，甘肃省飞天学者。2002年本科毕业于沈阳化工大学；2005年在北京化工大学获得硕士学位；2012年获四川大学博士学位。2013-2018年先后在新加坡国立大学、美国加州大学圣克鲁兹分校、美国加州大学圣芭芭拉分校进行访问；2005年至今任职于兰州理工大学。

研究领域为1.“活性”/可控聚合与大分子设计；2.高分子基储能材料；3.生物医用高分子与人工器官。主编或编写英文专著4部，发表学术论文100余篇。

在本文中，作者设计了一种肝素掺杂导电聚合物（PEDOT）制备抗凝血超级电容器，应用于植入式生物电子学中。

研究人员以已知的抗凝血高分子肝素（Hep）作为PEDOT掺杂的抗衡离子，增强其电导率，通过化学氧化聚合合成了具有抗凝血活性的生物电极材料PEDOT：Hep。同时，研究人员通过原位聚合构建了抗凝血超级电容器，其中PEDOT：Hep和细菌纤维素分别作为电极材料和电解质层。

由于肝素的掺入，超级电容器具有以下四个方面的优势：1.较高的血液相容性，溶血率<5%；2.良好的抗凝性能，凝血时间为63.4秒；3.良好的循环稳定性，在20000次循环后电容保持率为76.24%；4.可为植入雌性小鼠体内的心率传感器供电。

这项工作为植入式电子设备实现体内抗凝血活性提供了一个平台。

图1：传统植入式生物电子设备与抗凝血植入式超级电容器在与血液成分接触时的不同临床反应

图2：抗凝血超级电容器的制备过程和照片

图3：PEDOT：Hep的性能表征

图4：PEDOT：Hep的电化学性能和血液相容性

图5：抗凝血超级电容器的结构和血液相容性

图6：抗凝血超级电容器的电化学性能

图7：抗凝血超级电容器的应用

图8：抗凝血超级电容器在体内的血液相容性和生物相容性

综上，该研究设计了一种肝素掺杂导电聚合物（PEDOT）以制备抗凝血超级电容器，用于植入式生物电子设备，通过化学氧化聚合合成具有抗凝血活性的生物电极材料PEDOT：Hep，并构建了一体化结构的抗凝血超级电容器。

这项研究为植入式电子设备提供了一种新的抗凝血能量存储解决方案，具有改善设备性能和提高患者安全性的潜力。其未来有望应用于植入式医疗设备、生物兼容性材料研究、能量存储技术以及抗凝血药物开发中。

Wang, X., Yu, M., Kamal Hadi, M. et al. An anticoagulant supercapacitor for implantable applications. Nat. Commun., (2024).