综述：新一代二维金属有机框架纳米片：最先进的合成方法及其在能量转换与存储中的关键作用

本综述系统阐述了自供电医疗技术的前沿进展，聚焦生物医学能量采集（BEH）与自主传感系统（ASS）的融合创新。通过摩擦电（TENGs）、压电（如PLLA）、热电及生化能量捕获技术，结合可拉伸水凝胶、生物MOFs等先进材料，构建了穿戴/植入式设备的可持续供能方案。人工智能（AI）驱动的边缘计算与物联网医疗（IoMT）架构进一步实现了心血管、糖尿病等慢性病的闭环管理，为个性化医疗提供新范式。

　　

生物能量采集机制

人体机械能、热能及生化能通过摩擦电、压电（如聚L-乳酸PLLA）、热电（基于塞贝克效应）及生物燃料电池（葡萄糖氧化反应）转化为电能。其中摩擦电纳米发电机（TENGs）因高输出（>500 V/m²）和双功能传感特性成为研究热点，而压电聚合物薄膜可实现0.5-3%的机械能转换效率。

先进材料与器件工程

二维纳米材料（如MoS₂）与金属有机框架（MOFs）提升了能量密度，可拉伸水凝胶（弹性模量≈10 kPa）实现了与组织的动态兼容。3D/4D打印技术构建的微纳结构器件厚度可低于50 μm，配合聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装层，使器件在体液环境中稳定工作>6个月。

生物医学系统整合应用

心血管监测贴片通过TENGs采集动脉搏动能（灵敏度1.2 mV/mmHg），糖尿病管理系统结合皮下生物燃料电池（葡萄糖氧化电流密度≥200 μA/cm²）与AI算法，实现血糖预测误差<10%。神经接口器件利用压电阵列（PVDF-TrFE）捕获脑电信号，信噪比提升40 dB。

性能优化与系统自治

自适应占空比技术将功耗降至5 μW，混合储能系统（超级电容+微型电池）确保30分钟断电续航。机器学习算法通过特征提取降低数据传输能耗达70%，蓝牙低功耗（BLE）协议实现10米无线覆盖。

现存挑战与未来方向

长期生物相容性（炎症反应发生率<5%）、能量转换效率瓶颈（目前<15%）及多模态信号串扰仍是主要障碍。通过仿生材料表面改性（如鲨鱼皮拓扑结构）和联邦学习边缘计算，有望实现5年内临床转化。

该技术体系正推动医疗模式向"采集-传感-诊疗"一体化转型，其核心在于跨学科协同——从分子级材料设计到系统级功耗管理，最终构建真正"无感化"的智能医疗生态。