<p><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1727593008388/1727593008388.jpg" width="740" height="416" /></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">為了實現(xiàn)疾病的早期預警，必須快速、持續(xù)、方便地監(jiān)測關鍵的生物標志物。新加坡國立大學和新加坡科技研究局的研究人員成功研制出一種新型傳感器，<span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;"><strong style="box-sizing: border-box;">能夠連續(xù)、實時地檢測固態(tài)表皮生物標志物這一全新的健康指標。</strong></span></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">該研究團隊由新加坡國立大學醫(yī)療健康創(chuàng)新與科技研究院&nbsp;(NUS Institute for Health Innovation &amp; Technology)、國大N.1個性化醫(yī)療研究所 (N.1&nbsp;Institute&nbsp;for&nbsp;Health)&nbsp;和新國大設計與工程學院生物醫(yī)學工程系劉宇鑫助理教授，以及&nbsp;A*STAR 材料研究與工程研究所&nbsp;(A*STAR&rsquo;s Institute of Materials Research and Engineering) 傳感器與柔性電子部門首席科學家兼主任楊樂博士共同領導，其創(chuàng)新成果<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">通過直接檢測皮膚上的膽固醇和乳酸等生物標志物，提供了一種非侵入性的健康監(jiān)測方法。</span></strong></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <section style="justify-content: flex-start; display: flex; flex-flow: row; box-sizing: border-box;"> <section style="display: inline-block; width: 100%; vertical-align: top; align-self: flex-start; flex: 0 0 auto; padding: 0px 8px; box-sizing: border-box;"> <section style="text-align: justify; color: #3e3e3e; box-sizing: border-box;"> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;"><strong style="box-sizing: border-box;">該團隊研發(fā)的可穿戴、可拉伸、基于水凝膠的傳感器克服了當前依賴血液、尿液和汗液等生物流體樣本的方法的局限性。</strong></span>這使其成為了理想的可穿戴、持續(xù)和實時健康監(jiān)測工具，有助于及早發(fā)現(xiàn)心血管疾病和中風等病癥。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">此外，它還能有效監(jiān)測運動員的乳酸水平，乳酸是疲勞和組織缺氧的指標，對運動員表現(xiàn)有著重要影響。這一研發(fā)成果尤其適用于慢性病管理、人群篩查、遠程患者監(jiān)測和運動生理學等領域。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <section style="color: #3e3e3e; box-sizing: border-box;"> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">該團隊的研究成果于2024年6月12日發(fā)表在《自然材料》雜志上。A*STAR 的高性能計算研究院、分子和細胞生物學研究院以及新加坡南洋理工大學也為這項研究做出了貢獻。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> </section> </section> </section> </section> <p><strong><span class="h1">創(chuàng)新克服現(xiàn)有挑戰(zhàn)</span></strong></p> <section style="justify-content: flex-start; display: flex; flex-flow: row; box-sizing: border-box;"> <section style="display: inline-block; width: 100%; vertical-align: top; align-self: flex-start; flex: 0 0 auto; padding: 0px 8px; box-sizing: border-box;"> <section style="text-align: justify; color: #3e3e3e; box-sizing: border-box;"> <section style="color: #3e3e3e; box-sizing: border-box;"> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><span style="box-sizing: border-box;">生物標記物&mdash;&mdash;血液或其他體液中存在的化學物質，反映了特定時刻細胞或生物體的狀態(tài)&mdash;&mdash;的檢測通常需要分析血液、尿液和汗液等生物液體。</span></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><span style="box-sizing: border-box;">這些方法雖然有效，但也存在挑戰(zhàn)。血液檢測具有侵入性且不方便，尿液分析則較為繁瑣且缺乏實時性。從汗液中檢測生物標志物雖然是非侵入性的，但存在一些限制，比如難以讓不活動的人出汗，以及使用刺激出汗的藥物會造成不適，這些都可能妨礙疾病的早期診斷和治療。</span></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">固態(tài)表皮生物標志物提供了一種可靠的替代方案。</span></strong>這些生物標志物包括膽固醇和乳酸，存在于皮膚最外層的角質層中，與心血管疾病和糖尿病等疾病密切相關。然而，直接檢測這些生物標記物一直很困難。例如，傳統(tǒng)的固體電極缺乏必要的電荷傳輸途徑，無法對固態(tài)表皮生物標志物進行電化學傳感。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> </section> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;新國大和 A*STAR 的研究團隊采用新穎的傳感器設計克服了這一難題。當設備佩戴在皮膚上時，固態(tài)表皮生物標志物會溶解到離子導電水凝膠層中，通過水凝膠基質擴散，并在離子導電水凝膠層和電子導電水凝膠層交界處的酶催化下發(fā)生電化學反應。<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">相關生理數(shù)據(jù)隨后通過柔性印刷電路板無線傳輸?shù)酵獠坑脩艚缑妫瑥亩峁┻B續(xù)監(jiān)測功能。</span></strong>該傳感器采用一種名為絲網(wǎng)印刷的可規(guī)模化且經濟高效的制造工藝生產。&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">我們的新型水凝膠傳感器技術是實現(xiàn)固態(tài)表皮生物標志物無創(chuàng)檢測的關鍵。</span></strong><span style="box-sizing: border-box;">溶解生物標記物的離子導電水凝膠層和電子導電水凝膠層促進了電子傳輸。這種雙層結構使生物標記物能夠依次發(fā)生溶解、擴散和電化學反應。</span><strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">另一個亮點是傳感器的靈敏度，即使生物標記物的濃度非常低，也能精確檢測到，</span></strong><span style="box-sizing: border-box;">&rdquo;劉宇鑫助理教授說。</span></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&ldquo;<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">這種可穿戴式傳感器是世界上第一個可以在干燥或無汗皮膚上監(jiān)測生物標記物的傳感器。</span></strong>該傳感器的新型雙層水凝膠電極可與皮膚上的生物標志物相互作用并對其進行檢測，從而使它們成為一類新的健康指標?？缮炜s設計還能適應皮膚的自然彈性，從而提高舒適度和準確性。<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">這項創(chuàng)新可以改變我們監(jiān)測健康和生活方式的方式，特別是對于那些需要持續(xù)監(jiān)測健康狀況的慢性病患者。</span></strong>&rdquo;楊樂博士說。</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><img style="display: block; margin-left: auto; margin-right: auto;" src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1727593128909/1727593128909.png" width="713" height="400" /></p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box; text-align: center;"><span style="color: #666666;"><em>傳感器由離子、電子雙層水凝膠組成，可以檢測皮膚中的固態(tài)生物標記物。</em></span></p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <section style="box-sizing: border-box;"> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">與需要生物流體樣本的傳統(tǒng)傳感器不同，這種傳感器可以直接在皮膚上對固態(tài)表皮生物標志物進行連續(xù)、無創(chuàng)的監(jiān)測，<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">因此對遠程患者監(jiān)測和人群健康篩查非常有價值。</span></strong></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">在臨床研究中，<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">該傳感器在皮膚上檢測到的生物標志物與血液樣本中發(fā)現(xiàn)的生物標志物之間顯示出很強的相關性。</span></strong>這驗證了傳感器的準確性和可靠性，表明它可以替代血液檢測來監(jiān)測糖尿病、高血脂癥和心血管疾病等慢性疾病。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">該傳感器的另一個優(yōu)勢是靈敏度高，<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">可以檢測到極低水平的固態(tài)乳酸和膽固醇。</span></strong>這種靈敏度接近質譜法，可確保對這些生物標志物進行精確監(jiān)測。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">此外，該傳感器的設計還能將運動偽影&mdash;&mdash;即當用戶的運動影響傳感器的位置或其與皮膚的接觸壓力時產生的偽影&mdash;&mdash;減少到傳統(tǒng)傳感器的三分之一。這一新發(fā)現(xiàn)已成功地建立了數(shù)學模型。雙層水凝膠最大限度地<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">減少了運動造成的干擾，從而確保了讀數(shù)的一致性和可靠性，同時該裝置的可伸縮性和類膚性也提高了用戶的舒適度。</span></strong></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> </section> <section style="margin: 10px 0%; box-sizing: border-box;"> <section style="line-height: 1.8; box-sizing: border-box;"> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&ldquo;這項技術可能的應用之一是取代妊娠糖尿病測試，也就是俗稱的葡萄糖耐量測試。與其讓孕婦多次抽血，<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">我們的傳感器可以方便地在患者家中實時跟蹤血糖水平，準確度與傳統(tǒng)測試類似。</span></strong>這也可以應用于一般糖尿病的檢測，替代了定期的指尖采血測試。&rdquo;劉宇鑫助理教授解釋道。</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> </section> </section> <section style="margin: 10px 0%; box-sizing: border-box;"> <section style="line-height: 1.8; box-sizing: border-box;"> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&ldquo;另一個潛在應用是將傳感器用于日常心臟健康監(jiān)測，因為心血管疾病占新加坡死亡人數(shù)的近三分之一。研究團隊已著手開展一項研究計劃，<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">與心臟病專家密切合作，建立乳酸、膽固醇和葡萄糖等生物標志物與心臟健康之間的臨床相關性，</span></strong>&rdquo;楊樂博士說。</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;"><strong><span class="h1">推出新一代傳感器</span></strong></p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> <p style="white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">新國大和&nbsp;A*STAR 的研究人員計劃<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">通過增加傳感器的工作時間和靈敏度來提高傳感器的性能。</span></strong>此外，他們還計劃<strong style="box-sizing: border-box;"><span style="color: #003d7c; box-sizing: border-box;">整合更多的固態(tài)分析物，將傳感器的適用范圍擴大到其他生物標志物。</span></strong>研究人員也在與醫(yī)院合作，提供更多的臨床驗證，并將該技術帶給患者，特別是用于連續(xù)葡萄糖監(jiān)測以及動態(tài)恢復力的定量評估。</p> </section> </section> <p style="clear: none; white-space: normal; margin: 0px; padding: 0px; box-sizing: border-box;">&nbsp;</p> </section> </section> </section>