電子小貼片穿透深層組織 監測血液高危變化發警報

［星島綜合報道] 材料科學和微型電子技術的進步催生了一種有發展前景的新型可穿戴貼片，有朝一日可以測量人類健康的許多指標，從壓力、葡萄糖水平到心血管活動。工程師們利用這項技術創造了一種能夠監測深層組織中生物分子的電子貼片，他們說這可以用來檢測一系列威脅生命的狀況，包括器官功能紊亂和惡性癌症。

這種新型電子貼片是加州大學聖地亞哥分校的工程師們的傑作。研究人員早期的貼片使用超聲波持續監測脈動血管的厚度，以提供血壓的實時讀數。該小組現在通過開發一個監測血液灌注的版本，進一步深入到心血管監測的領域。這一身體功能是健康組織功能以及氧氣和營養物質運輸的關鍵，當它受到阻礙時，可能表明有嚴重的器官功能障礙和心臟病發作等情況。同時，血液的異常積聚可能表明有出血或惡性腫瘤。

因此，持續監測血液灌注可以幫助檢測這些威脅生命的狀況，該團隊最初試圖通過關注深層組織中的生物大分子血紅蛋白來實現這一目的。

「血紅蛋白在體內的數量和位置提供了關於血液灌注或在特定位置積聚的關鍵信息，」研究的共同作者Sheng Xu解釋說，「我們的設備在密切監測高危人群方面顯示出巨大的潛力，能夠在緊急時刻採取及時的行動。」

雖然現有的技術，如核磁共振和X光電腦機斷層掃描可以檢測像血紅蛋白這樣的生物分子，但它們只是在即時而非持續的基礎上進行檢測，而且只能在靠近皮膚的地方檢測。該團隊的貼片旨在借助激光為深層生物分子提供一個長期監測選項。

該貼片本身是靈活的，可以舒適地粘在皮膚上。它的特點是在一個柔軟的硅聚合物基質內有激光二極管陣列和壓電傳感器，將脈衝激光發送到下面的組織。深層組織中的生物大分子吸收這種光能，並導致聲波通過其周圍環境輻射。

研究報告的作者Xiaoxiang Gao說：「壓電傳感器接收聲波，並在一個電氣系統中進行處理，以重建發射聲波的生物分子的空間分布圖。」

在測試中，該系統被證明能夠以亞毫米級的空間分辨率創建皮膚下幾厘米的組織中的血紅蛋白三維圖。研究小組說，通過改變激光器的波長，它也可以被調整為檢測一系列的生物分子，監測核心溫度也是正在探索的可能性之一。

研究報告的共同作者Xiangjun Chen說：「連續監測對於及時干預以防止危及生命的狀況迅速惡化至關重要。基於電化學的生物分子檢測的可穿戴設備，不僅限於血紅蛋白，是長期可穿戴監測應用的良好選項。然而，現有的技術只能實現皮膚表面的檢測能力。」

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

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