电子小贴片穿透深层组织 监测血液高危变化发警报

［星岛综合报道] 材料科学和微型电子技术的进步催生了一种有发展前景的新型可穿戴贴片，有朝一日可以测量人类健康的许多指标，从压力、葡萄糖水平到心血管活动。工程师们利用这项技术创造了一种能够监测深层组织中生物分子的电子贴片，他们说这可以用来检测一系列威胁生命的状况，包括器官功能紊乱和恶性癌症。

这种新型电子贴片是加州大学圣地亚哥分校的工程师们的杰作。研究人员早期的贴片使用超声波持续监测脉动血管的厚度，以提供血压的实时读数。该小组现在通过开发一个监测血液灌注的版本，进一步深入到心血管监测的领域。这一身体功能是健康组织功能以及氧气和营养物质运输的关键，当它受到阻碍时，可能表明有严重的器官功能障碍和心脏病发作等情况。同时，血液的异常积聚可能表明有出血或恶性肿瘤。

因此，持续监测血液灌注可以帮助检测这些威胁生命的状况，该团队最初试图通过关注深层组织中的生物大分子血红蛋白来实现这一目的。

“血红蛋白在体内的数量和位置提供了关于血液灌注或在特定位置积聚的关键信息，”研究的共同作者Sheng Xu解释说，“我们的设备在密切监测高危人群方面显示出巨大的潜力，能够在紧急时刻采取及时的行动。”

虽然现有的技术，如核磁共振和X光电脑机断层扫描可以检测像血红蛋白这样的生物分子，但它们只是在即时而非持续的基础上进行检测，而且只能在靠近皮肤的地方检测。该团队的贴片旨在借助激光为深层生物分子提供一个长期监测选项。

该贴片本身是灵活的，可以舒适地粘在皮肤上。它的特点是在一个柔软的硅聚合物基质内有激光二极管阵列和压电传感器，将脉冲激光发送到下面的组织。深层组织中的生物大分子吸收这种光能，并导致声波通过其周围环境辐射。

研究报告的作者Xiaoxiang Gao说：“压电传感器接收声波，并在一个电气系统中进行处理，以重建发射声波的生物分子的空间分布图。”

在测试中，该系统被证明能够以亚毫米级的空间分辨率创建皮肤下几厘米的组织中的血红蛋白三维图。研究小组说，通过改变激光器的波长，它也可以被调整为检测一系列的生物分子，监测核心温度也是正在探索的可能性之一。

研究报告的共同作者Xiangjun Chen说：“连续监测对于及时干预以防止危及生命的状况迅速恶化至关重要。基于电化学的生物分子检测的可穿戴设备，不仅限于血红蛋白，是长期可穿戴监测应用的良好选项。然而，现有的技术只能实现皮肤表面的检测能力。”

图片：Xiaoxiang Gao/Jacobs School of Engineering/UC San Diego

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