综述：甘氨酸基压电纳米发电机在组织工程与再生医学中的应用综述

《Advanced Composites and Hybrid Materials》：Glycine-based piezoelectric nanogenerators for mechanodynamic tissue regeneration

　　

摘要

可穿戴和植入式电子设备的快速增长促使人们寻找对人体安全且不再需要时能够消失的供能系统。甘氨酸基压电纳米发电机（PENGs）已成为该领域的首选方案，因为它们能够自然地从运动中产生电力，结构简单，并且完全可生物降解。本文综述详细探讨了甘氨酸PENGs，从基础晶体科学到其在组织工程中的应用。我们首先探讨甘氨酸如何将机械能转化为电能，重点关注其不同的晶型以及它们如何被构建到如微型管状结构、增强材料和纤维材料等结构中。讨论的一个重要部分是这些设备既能感知身体运动，又能主动促进组织愈合。除了收集能量之外，我们还解释了甘氨酸本身如何帮助身体，例如通过控制免疫反应和保护细胞。我们还研究了这些设备的力学生物学过程，特别是它们的物理运动及产生的电能如何引导细胞生长并调节机械转导信号。最后，我们展示了该技术如何帮助再生神经、肌肉、皮肤和骨骼的例子，同时讨论了确保其在体内生物相容性所需的实际步骤。本文综述将甘氨酸PENGs定位为未来用于组织愈合和再生目的的自供电医疗设备的关键技术之一。

图形摘要

可穿戴和植入式电子设备的快速增长促使人们寻找对人体安全且不再需要时能够消失的供能系统。甘氨酸基压电纳米发电机（PENGs）已成为该领域的首选方案，因为它们能够自然地从运动中产生电力，结构简单，并且完全可生物降解。本文综述详细探讨了甘氨酸PENGs，从基础晶体科学到其在组织工程中的应用。我们首先探讨甘氨酸如何将机械能转化为电能，重点关注其不同的晶型以及它们如何被构建到如微型管状结构、增强材料和纤维材料等结构中。讨论的一个重要部分是这些设备既能感知身体运动，又能主动促进组织愈合。除了收集能量之外，我们还解释了甘氨酸本身如何帮助身体，例如通过控制免疫反应和保护细胞。我们还研究了这些设备的力学生物学过程，特别是它们的物理运动及产生的电能如何引导细胞生长并调节机械转导信号。最后，我们展示了该技术如何帮助再生神经、肌肉、皮肤和骨骼的例子，同时讨论了确保其在体内生物相容性所需的实际步骤。本文综述将甘氨酸PENGs定位为未来用于组织愈合和再生目的的自供电医疗设备的关键技术之一。

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