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仿生纖維傳感器來了!可實時、準確監測人體健康

復旦大學科學家研發一種可注射的纖維狀生物傳感器,植入后該傳感器就像毛發一般附在皮膚表面,纖細柔軟并可以實現對體內多種化學物質的長期、實時監測。

隨著醫療技術的發展,個人生理信息的實時監測及其帶來的個體化醫療受到關注。電化學生物傳感器是一類可以將化學信號轉化成電信號的裝置,可用于監測特定化學物質,在可穿戴醫療等領域有著廣泛應用。

據介紹,現有的可植入式傳感器因其材料本身模量大,存在剛性器件和柔軟組織間的重復機械損傷問題。此外,基于二維平面結構設計的植入式器件很難實現微創植入,導致難以和組織形成穩定界面,無法實現長期準確監測,從而影響到信號采集和生物安全。

復旦大學高分子科學系教授彭慧勝、副教授孫雪梅,生命科學學院教授俞洪波,航空航天系教授徐凡等多學科團隊另辟蹊徑,通過仿生肌肉結構的方法,設計了具有多級螺旋結構的纖維狀電化學傳感器。力學模擬和納米壓痕實驗證明,碳納米管纖維相對傳統的植入材料(金絲、聚二甲基硅氧烷等)具有更低的彎曲內應力,且其抗彎剛度相對于其他傳統植入材料更接近柔軟的組織。同時,團隊利用與纖維一維結構相適應的注射方法,將纖維狀傳感器準確植入至目標區域,纖維在體外的形態類似于動物毛發貼附在皮膚表面。

隨后的細胞實驗及組織切片表明,纖維狀傳感器在注射后沒有使動物產生炎癥反應和疤痕,且與周圍組織結合良好,纖維傳感器具有優異的生物相容性和生物整合性。

據介紹,這項工作在生物電子學領域發展出一個全新方向,通過集成電路、藍牙和相應軟件,纖維狀生物傳感器可遠程對生理數據進行實時采集,且器件可在血管中穩定工作長達4周。(吳振東 王宛藝)

責任編輯:謝鳳

審核:鄭海英

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