1. 组织工程与再生医学
压电生物材料在机械应力下产生电信号,可调节细胞行为、促进组织修复。具体涉及骨组织、神经组织、心血管组织、皮肤组织、肌肉组织和软骨组织的再生修复。例如,压电支架通过压电效应将功能应力转化为电信号,调节Ca²⁺通道,促进受损骨组织的快速再生;钛合金支架上沉积钛酸钡(BTO)压电材料可用于脊柱修复。
2. 植入式与可穿戴医疗电子设备
压电材料作为核心元件用于心脏除颤器、起搏器、耳蜗植入物、人工视网膜、神经/脑/骨骼刺激器等植入式医疗电子产品。可生物降解压电材料还被用于术后临时心脏起搏器中的超声能量收集器。
3. 生物传感与生理信号监测
压电传感器可将压力、应变等机械刺激转化为电信号,用于实时生理监测。例如:基于PLLA薄膜的生物降解压力传感器可在小鼠体内监测压力;基于丝素纤维的压电传感器灵敏度达30.6 mV/N,可用于口腔腔监测;压电生物传感器结合机器学习可用于心血管疾病诊断。

4. 药物递送
利用逆压电效应,压电材料可作为执行器和换能器,结合压电微泵和微针实现药物透皮输送,具有非侵入性和可控性好的优势。
5. 超声成像与治疗
压电换能器是超声探头的核心元件,用于发射和接收超声波,广泛应用于临床超声诊断。可生物降解的压电超声换能器还可在体内产生超声波用于破坏血脑屏障(BBB)。
6. 压电催化(杀菌与肿瘤治疗)
压电材料在机械能激发下产生电子-空穴对,催化氧化还原反应产生活性氧(ROS),可用于去污、杀菌和肿瘤治疗。例如,BaTiO₃纳米粒子可产生活性氧,表现出抗菌特性。
7. 能量收集
利用压电效应从人体运动(如呼吸、心跳、走路等)中收集机械能转化为电能,为可穿戴和植入式电子设备自供电,如自供电血压监测器。
8. 可吸收缝合线与临时植入物
PLLA(左旋聚乳酸)等可生物降解压电材料可在体内降解为乳酸,已用于可吸收缝线、药物递送系统和临时植入物,避免二次手术取出。