<p>加州大學圣地亞哥分校的一個工程師團隊開發(fā)了一種電子貼片，可以監(jiān)測深層組織中的生物分子，包括血紅蛋白。這為醫(yī)療專業(yè)人員提供了前所未有的關(guān)鍵信息，可以幫助發(fā)現(xiàn)危及生命的疾病，如惡性腫瘤、器官功能障礙、大腦或腸道出血等。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;血紅蛋白在體內(nèi)的數(shù)量和位置提供了關(guān)于血液灌注或在特定位置積聚的關(guān)鍵信息。我們的設(shè)備在密切監(jiān)測高危人群方面顯示出巨大潛力，能夠在緊急時刻及時干預。&rdquo;加州大學圣地亞哥分校納米工程教授、該研究的通訊作者徐晟說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這篇論文&ldquo;用于血紅蛋白和核心溫度三維成像的光聲貼片&rdquo;發(fā)表在2022年12月15日的《自然通訊》上。<img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1672926687481/1672926687481.jpg" width="808" height="417" /></p> <p>體內(nèi)血液灌注低可能導致嚴重的器官功能障礙，并與一系列疾病有關(guān)，包括心臟病發(fā)作和四肢血管疾病。同時，在大腦、腹部或囊腫等部位出現(xiàn)異常血液積聚，可提示大腦或內(nèi)臟出血或惡性腫瘤。持續(xù)監(jiān)測有助于診斷這些疾病，并有助于促進及時和可能挽救生命的干預措施。</p> <p>&nbsp;</p> <p>新的傳感器克服了現(xiàn)有監(jiān)測生物分子方法的一些重大限制。磁共振成像(MRI)和x射線計算機斷層掃描依賴于笨重的設(shè)備，這些設(shè)備很難獲得，通常只能提供分子的即時狀態(tài)信息，這使得它們不適合長期的生物分子監(jiān)測。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;持續(xù)監(jiān)測對于及時干預至關(guān)重要，以防止危及生命的疾病迅速惡化。&rdquo;徐氏團隊的納米工程博士生、該研究的合著者陳向軍說。&ldquo;基于電化學的生物分子檢測的可穿戴設(shè)備，不限于血紅蛋白，是長期可穿戴監(jiān)測應(yīng)用的良好候選者。然而，現(xiàn)有技術(shù)僅實現(xiàn)了皮膚表面檢測的能力。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這種新的、靈活的、低尺寸的可穿戴貼片可以舒適地附著在皮膚上，可以進行非侵入性的長期監(jiān)測。它可以在深層組織中以亞毫米的空間分辨率對血紅蛋白進行三維測繪，直到皮膚以下幾厘米，而其他可穿戴電化學設(shè)備只能感知皮膚表面的生物分子。它可以達到與其他組織的高對比度。由于其光學選擇性，它可以擴大可檢測分子的范圍，集成不同波長的不同激光二極管，以及其潛在的臨床應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該貼片在其軟硅聚合物基質(zhì)中配備了激光二極管陣列和壓電傳感器。激光二極管向組織中發(fā)射脈沖激光。組織中的生物分子吸收光能，并向周圍介質(zhì)輻射聲波。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;壓電換能器接收聲波，這些聲波在電氣系統(tǒng)中經(jīng)過處理，以重建波發(fā)射生物分子的空間映射。&rdquo;徐曉翔實驗室的博士后研究員、該研究的合著者高曉翔說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;由于其低功率激光脈沖，它也比具有電離輻射的x射線技術(shù)安全得多。&rdquo;徐團隊的博士后研究員、研究合著者胡宏杰說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>基于迄今為止的成功，該團隊計劃進一步開發(fā)該設(shè)備，包括將后端控制系統(tǒng)縮小為便攜式大小的設(shè)備，用于激光二極管驅(qū)動和數(shù)據(jù)采集，極大地擴展其靈活性和潛在的臨床應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們還計劃探索這種可穿戴設(shè)備在核心溫度監(jiān)測方面的潛力。&ldquo;因為光聲信號的振幅與溫度成正比，我們已經(jīng)在離體實驗中演示了核心溫度監(jiān)測，&rdquo;徐說。&ldquo;然而，在人體上驗證核心溫度監(jiān)測需要介入校準。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>他們將繼續(xù)與醫(yī)生合作，尋求更多潛在的臨床應(yīng)用。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該工作得到了空軍研究實驗室的部分支持，協(xié)議編號為FA8650-18-2-5402，美國國立衛(wèi)生研究院授予了1R21EB025521-01 (S.X.)、1R21EB027303-01A1 (S.X.)和3R21EB027303-02S1 (S.X.)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>論文:&ldquo;用于血紅蛋白和核心溫度三維成像的光聲貼片。&rdquo;合著者包括加州大學圣地亞哥分校納米工程系高曉翔*;陳向軍*，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程學院;胡宏杰*，王新宇，岳文通，加州大學圣地亞哥分校納米工程系;木靜，材料科學與工程專業(yè);加州大學圣地亞哥分校納米工程系;石克仁，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程項目，加州大學河濱分校材料科學與工程項目;陳雪，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程專業(yè);林慕陽，齊白燕，周賽，加州大學圣地亞哥分校納米工程系;美國加州大學圣地亞哥分校電氣與計算機工程系呂成長峰、顧玥、楊信義;丁宏，朱揚志，黃浩，馬玉祥，李默涵，加州大學圣地亞哥分校納米工程系;Aditya Mishra，加州大學圣地亞哥分校材料科學與工程項目;約瑟夫&middot;王，加州大學圣地亞哥分校納米工程系和材料科學與工程項目;加州大學圣地亞哥分校納米工程系、電子與計算機工程系、材料科學與工程項目、生物工程系徐晟;加州大學圣地亞哥分校醫(yī)學院放射學系;以及Softsonics公司。</p> <p>&nbsp;</p> <p>這些作者的貢獻相同。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>