科學(xué)家開發(fā)出一種能揭示血氧水平的可植入傳感器

近日，發(fā)表在《Advanced Functional Materials》上的一項(xiàng)研究中，來自塔夫茨大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種類似紋身的絲基材料可植入式傳感器，當(dāng)暴露于不同的血氧水平時(shí)，它在特定光線下會(huì)發(fā)出更亮或更暗的光。

血液中的葡萄糖、乳酸、電解質(zhì)和溶解氧等物質(zhì)，為了解身體的健康和表現(xiàn)提供了一個(gè)窗口。在醫(yī)療環(huán)境中，醫(yī)生通過抽血或連接到大型設(shè)備來追蹤血液中的各種物質(zhì)。在某些特定環(huán)境下，非侵入性持續(xù)監(jiān)測(cè)血液中各種物質(zhì)的水平，在診療疾病時(shí)可能帶來巨大的優(yōu)勢(shì)。例如，糖尿病患者必須每天抽血來讀取血糖，以決定吃什么或何時(shí)服藥。相比之下，塔夫茨團(tuán)隊(duì)的愿景是讓血糖監(jiān)測(cè)變得更加容易，確切地說是根據(jù)病情使皮膚閃光。

這種新型傳感器由絲素蛋白形成的凝膠組成。由于具有獨(dú)特的特性，絲素蛋白其特別適合作為可植入材料。當(dāng)它們被重新組裝成凝膠或薄膜時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行調(diào)整以形成一種可在皮膚下持續(xù)數(shù)周到一年以上的結(jié)構(gòu)；而當(dāng)絲素蛋白分解時(shí)會(huì)與身體相容，不太可能引發(fā)免疫反應(yīng)。

該研究通訊作者、塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院工程教授David Kaplan說：“絲素蛋白融合了許多重要特性。我們可以將其制成薄膜、海綿、凝膠等。它不僅具有生物相容性，而且可以在不改變化學(xué)特性的情況下與各種能檢測(cè)環(huán)境中分子的添加劑相容?！?

為了開發(fā)這種氧傳感器，研究人員使用了一種名為PdBMAP的添加劑，它在暴露于可穿透皮膚的光線時(shí)會(huì)發(fā)出磷光。PdBMAP發(fā)出的光強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間與環(huán)境中的氧氣水平成正比。由于絲素蛋白凝膠對(duì)周圍的液體具有滲透性，因此，PdBMAP可以感知周圍血液中相同的氧氣水平。PdBMAP的另一個(gè)特性是，當(dāng)它暴露于可穿透皮膚的光線下時(shí)會(huì)發(fā)光，而其他候選傳感器只能對(duì)無法穿透皮膚的光線做出響應(yīng)。

在實(shí)驗(yàn)中，植入式傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)動(dòng)物模型中的氧氣水平，準(zhǔn)確跟蹤氧氣的高、低和正常水平。Kaplan說：“可以設(shè)想這種皮下的植入式傳感器有很多有用的場(chǎng)景：比如，需要在傳統(tǒng)臨床環(huán)境之外進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)的慢性病患者。我們可以使用皮膚下的傳感器陣列跟蹤多種血液成分。”

論文鏈接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202202020

注：此研究結(jié)果摘自《Advanced Functional Materials》，文章內(nèi)容不代表本網(wǎng)站觀點(diǎn)和立場(chǎng)，僅供參考。

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