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解读者：王帆-上海交通大学医学院附属瑞金医院；宋平平-科爱。

新文简介

该研究提出无线磁电刺激技术，通过构建Galfenol–BaTiO₃/PVDF三层结构，实现外部磁场驱动、无需电极植入的骨折局部电刺激。其核心机制是：磁致伸缩材料响应磁场产生应变，传递至压电层转化为电信号，实现非侵入式、生物电压可调的骨再生刺激，为个性化骨折治疗提供新路径。

链接点

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2949723X25000534

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研究背景

骨折愈合过程易受血管生成不足和个体差异等因素影响，延迟愈合或骨不连问题广泛存在。传统生物电刺激技术依赖于电极植入或外部线圈，不仅侵入性强，还存在操作复杂、患者不适等问题。骨组织本身具有压电特性，外源电刺激已被证明能加快成骨细胞的增殖与分化。然而现有无线刺激方式难以实现骨折部位的定向、高效刺激，因此开发新型、个性化、可调控的无线刺激技术成为急迫需求。

技术与方法

该研究构建了一种三层磁电复合结构：中心为压电层（BaTiO₃或PVDF），上下夹层为磁致伸缩材料Galfenol。通过COMSOL Multiphysics建立三维有限元模型，模拟其在不同磁场频率和强度下的形变转化与电压输出特性。系统参数扫描揭示该层状结构的频率响应特性、材料厚度、电场强度与骨几何结构的耦合关系，

主要结果

仿真结果显示，在低频（15–50 Hz）和高磁场强度（10⁵–10⁶ A/m）下，该结构可输出覆盖100 μV–5 V的持续电压，达成骨生成相关电压范围。其中，BaTiO₃版本电压输出更高，适合强刺激需求；而PVDF版本柔韧性更佳，适用于复杂骨折部位。与传统压电骨支架相比，本技术无需患者主动施压即可实现远程刺激，显著提升骨折部位的电刺激效率与治疗舒适性。

总结与讨论

该磁电技术具备良好的生物相容性、可控性和临床集成潜力，可集成于髓内钉、钢板等常规骨折固定装置中，实现自供能、个性化电刺激，提升骨折愈合质量和速度。未来研究应聚焦于其体内生物性能验证、长期材料稳定性以及与骨细胞信号通路的深度耦合机制。此外，器件微型化、可降解设计及实时反馈调控系统将进一步推动其向智能骨科植入物发展。

Biomedical Technology（BMT）致力于发表生物医学先进技术方面的最新研究进展，已被DOAJ、Scopus和ESCI数据库收录，2026年正式出影响因子。

期刊主页链接：

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期刊投稿链接：

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