美國加州大學聖地亞哥分校工程師開發了一種電子貼片，可監測深層組織中包括血紅蛋白在內的生物分子，這為醫療專業人員提供了前所未有的獲取關鍵信息的途徑，可幫助發現危及生命的疾病，如惡性腫瘤、器官功能障礙、腦出血或腸道出血等。研究成果發表在15日的《自然·通訊》雜誌上。
研究人員表示，體內血紅蛋白的數量和位置，提供了有關特定位置血液灌注或積聚的關鍵信息。體內低血液灌注或導致嚴重的器官功能障礙，與心髒病發作和四肢血管疾病等有關；而腦部、腹部或囊腫等部位異常積血，提示可能出現腦出血、內髒出血或惡性腫瘤。持續監測可幫助診斷這些情況，有助於及時采取挽救生命的幹預措施。
這種新型、靈活、外形小巧的可穿戴貼片可舒適地貼在皮膚上，進行無創長期監測。它可在深層組織中以亞毫米空間分辨率對血紅蛋白進行三維映射，精確到皮膚以下幾厘米，而其他可穿戴電化學設備一般隻能感知皮膚表麵的生物分子。它還能實現與其他組織的高對比度。由於其光學選擇性，它可通過集成具有不同波長的不同激光二極管，以擴大可檢測分子的範圍及潛在的臨床應用。
該貼片在其柔軟的有機矽聚合物基質中配備了激光二極管陣列和壓電換能器。激光二極管將脈衝激光發射到組織中，組織中的生物分子吸收光能，並將聲波輻射到周圍介質中，壓電換能器接收聲波，聲波在電氣係統中進行處理，以重建波發射生物分子的空間映射。
鑒於其低功率激光脈衝，它也比具有電離輻射的X射線技術安全得多。研究團隊計劃進一步開發該設備，包括將後端控製係統縮小為用於激光二極管驅動和數據采集的便攜式設備，從而大大擴展其靈活性和潛在的臨床實用性。
【總編輯圈點】
危及生命的病情進展往往非常迅速。但在不可逆情形出現前，有沒有一個特殊時間段是可以“按響警鈴”的？研究表明，對深層血紅蛋白的持續監測，就能起到這種作用。本文中的新設備，用非常簡單的貼片方式，在密切監測高危人群方麵發揮了巨大潛力。未來，這種基於電化學的設備還能用於更多生物分子的監測，是長期可穿戴監測應用的良好候選者。
科普中國智庫2022年專題活動——“科學家精神弘揚與傳承”舉辦
作者: 凉城深巷 2024-05-05 21:46
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