一、 【导读】
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、高成本的二次开胸手术更换设备——这不仅带来身体创伤，更可能中断治疗、加重家庭负担。如何实现植入式生物电子器件的终身免维护运行，彻底避免二次手术？是亟待克服的挑战。
二、【成果掠影】
近日，国科大欧阳涵副教授、清华大学李舟教授、阜外医院华伟合作组建的多学科交叉团队，在提出颠覆性理念——“共生生物电子”（symbiotic bioelectronics）后，成功研制出全球首款胶囊尺寸、自供电、无导线心脏起搏器，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，推动植入式电 子设备“终身免维护运行”迈出关键一步。
该成果以 “Symbiotic transcatheter pacemaker for lifelong energy regeneration and therapeutic function in porcine disease model” 为题，在线发表于国际顶级期刊 Nature Biomedical Engineering。
三、【核心创新点】
1. 本文提出了一种内置的一个高效能量回收模块，利用电磁感应原理，能够实时捕捉心脏自身跳动时产生的微小动能，并将其直接转化为电能。测试表明，其发电平均功率最高可达120微瓦，已完全能满足起搏器持续运行月5-10微瓦的能量需求，足以稳定、精准地调节心律”。
2. 设计了磁悬浮能量缓存结构，大幅减少了能量损耗和内部摩擦，实现了高效稳定的能量转换，也让设备运行更加持久可靠。微型化设计和良好的生物相容性，使改起搏器可通过微创导管经股静脉植入心脏内部，大大降低了手术创伤。在心律失常猪模型中，成功进行了为期一个月的持续自供电运行测试。
四、【数据概览】
图1 论文发表截图 © 2026 Springer Nature
图2 共生型自供电无导线心脏起搏器示意图 ©2026 Springer Nature
图3 体内植入过程示意图与DR影像 © ©2026 Springer Nature
这款起搏器的核心创新是集成了高效能量再生模块：它能通过电磁感应技术，从心脏自身的跳动中捕获动能，并将其转化为电能。测试显示，其输出功率已突破起搏器终身运行的临界能量阈值，可稳定驱动起搏电路，实现对心脏节律的精准调控。同时，器件采用高度微型化设计，兼具优异的生物相容性与血液相容性，支持经导管微创植入，大幅降低手术创伤；团队创新设计的极简磁悬浮能量缓存结构，不仅最大限度减少了能量损耗和机械摩擦，还实现了近零启动阈值、高动能转换效率及稳定的心内平均输出功率，同时简化系统复杂度，提升了设备的长效稳定性。
在猪三度房室传导阻滞心律失常模型中，该共生型起搏器完成了为期一个月的自主运行测试。实验期间，它持续实现能量自供给，同时稳定发挥起搏治疗功能，有效调控实验动物的心脏节律，充分验证了其临床转化可行性。这一技术突破有望将起搏器的使用寿命延长至与自然心脏一致的水平，彻底解决二次手术的痛点，推动植入式电子器件实现真正意义上的“终身免维护”和“人机共生”。
五、【成果启示】
这一突破意味着，未来心脏起搏器及同类生物电子器件的使用寿命有望延长至与人的自然寿命同步，从而让患者彻底告别二次手术的痛苦。它不仅为心脏病治疗带来了革命性的可能，也为所有植入式电子设备迈向真正的“终身免维护”与“人机共生”时代，开辟了一条全新的道路。
原文详情：
Ouyang, H., Jiang, D., Hu, Y. et al. Symbiotic transcatheter pacemaker for lifelong energy regeneration and therapeutic function in porcine disease model. Nat. Biomed. Eng (2026). https://doi.org/10.1038/s41551-025-01604-4
中国科学院大学欧阳涵副教授、北京大学/北医三院蒋东杰副研究员、中国医学科学院阜外医院胡奕然博士与程思静博士、杭州电子科技大学张正民副教授为论文共同第一作者；清华大学/北京清华长庚医院李舟教授与中国医学科学院阜外医院华伟教授为共同通讯作者。
中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士对工作给予了重要支持。该工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院青年创新促进会、北京市自然科学基金、北京市科技新星计划、新曦颠覆性技术创新基金以及中央高校基本科研业务费专项资金的联合资助。
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。主要从事新型生物电子器件和医疗器件的研究，包括健康监护与治疗的植入/穿戴电子医疗器件、生物传感器、可降解电子器件，以及生物力学的研究。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，3篇入选ESI前1‰热点论文和29篇入选ESI前1%高被引论文，论文数、H指数、被引次数等排名全球前1%，并入选科睿唯安2024年度“全球高被引科学家”名单。成果受到人民网、新华社、法新社、和CCTV《创新中国》纪录片的关注和报道。被引用超23000次，H-index为86，多篇为本领域最高被引次数论文。
李舟教授团队长期在用于组织修复和再生的活性植入物材料与器件，电刺激治疗、康复和神经调控的基础理论、方法和器件，植入/穿戴的健康监护与医疗电子器件、生物传感器，单细胞牵引力测量方法研究领域招聘科研型博士后。
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。卫生部心血管介入技术管理专家组成员，卫生部高级职称评审委员会委员，中国医疗装备协会评审专家组成员。华伟教授是国内最早开展和器械植入数量最大的术者。而对于其他心律失常，包括各种室上性心动过速、房性心动过速、心房扑动、心房颤动等，善于开展起搏器治疗、三腔起搏器、埋藏式除颤器等手术进行治疗。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，面向高端医疗器械这一卡脖子问题，开发了系列体内智能共生融合系统，并探究跨尺度人/机、力/电、信息/能量耦合机制，致力于通过共生生物电子理念革新植入式电子医疗器件和人机融合关系。创新的自供电“共生生物电子”理念在国际上引起关注，获欧洲心血管病学会认可，入选美国克利夫兰医学中心教材。成果受到人民网、新华社、法新社、和CCTV《创新中国》纪录片的关注和报道。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。
欧阳涵课题组、以促进组织、器官的再生或功能恢复为目标开展新型的自供电、生物可吸收，组织诱导性生物材料与器件研究。我们欢迎具有理工科背景和强烈好奇心及爱心的研究生和博士后加入团队。
实验室主页：https://www.nbmelab.cn/。
本文由XXX供稿
