АДАПТИВНЫЕ ТРИБОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАНОГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ ДЛИТЕЛЬНОГО САМОЛЕЧЕНИЯ
Authors: Юдин А.Г. , Алексеева Е.В. 
Published: December 2024

Трибоэлектрические наногенераторы (TENG) изначально были изобретены как инновационная технология для сбора биологической или механической энергии из наших тел или окружающей среды. С помощью адаптивного персонализированного дизайна2, TENGs также имеют многообещающие перспективы в области умных носимых устройств3 с автономным питанием на медицинском рынке, предназначенных для улучшения физической подготовки человека и поддержания здорового образа жизни. Помимо одновременного сбора механической энергии нашего тела и активного определения наших физиологических параметров и метаболического синдрома4, TENGs также могут предлагать персонали зированные решения для возможности медицинского лечения с автономным питанием. Целью этого обзора является освещение последних достижений в области электроники на основе TENG в клинических применениях, начиная с описания основных принципов работы TENGs и общих режимов их работы, продолжая сбором биоэнергии из человеческого тела5 и созданием их адаптивного дизайна для применения в диагностике хронических заболеваний и долгосрочном клиническом лечении. Учитывая высокую степень персонализации сценариев использования, особое внимание уделяется адаптированным под потребности человека модулям, основанным на TENGs, и поддерживающим комплексное медицинское лечение, когда устойчивость, биоразлагаемость, соблюдение требований и биобезопасность могут иметь решающее значение для работы клинических систем. Хотя этот обзор способствуют полному пониманию функционирования клинических устройств на базе TENG, целью которых является достижение высокого уровня технологической готовности, рассмотрены также проблемы и недостатки клинических устройств на основе TENG, исходя из предположения, что они помогут создать полезное справочное пособие для дальнейшего развития таких персонализированных систем здравоохранения и передачи технических возможностей для оказания реального ухода за пациентами.

Triboelectric nanogenerators (TENGs)were initially invented as an innovative energy-harvesting technology for scavenging mechanical energy from our bodies or the ambient environment. Through adaptive customization design, TENGs have also become a promising player in the self-powered wearable medical market for improving physical fitness and sustaining a healthy lifestyle. In addition to simultaneously harvesting our body’s mechanical energy and actively detecting our physiological parameters and metabolic status, TENGs can also provide personalized medical treatment solutions in a self-powered modality. This review aims to cover the recent advances in TENG-based electronics in clinical applications, beginning from the basic working principles of TENGs and their general operation modes, continuing to the harvesting of bioenergy from the human body, and arriving at their adaptive design toward applications in chronic disease diagnosis and long-term clinical treatment. Considering the highly personalized usage scenarios, special attention is paid to customized modules that are based on TENGs and support complex medical treatments, where sustainability, biodegradability, compliance, and bio-friendliness may be critical for the operation of clinical systems. While this review provides a comprehensive understanding of TENG-based clinical devices that aims to reach a high level of technological readiness, the challenges and shortcomings of TENG-based clinical devices are also highlighted, with the expectation of providing a useful reference for the further development of such customized healthcare systems and the transfer of their technical capabilities into reallife patient care.