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水凝膠“智能紋身”:未來健康檢測“晴雨表”

2021年12月15日08:41 來源:科技日報

  進行微針貼片檢測時,微針僅刺入皮下不足1毫米處,不會觸及神經(jīng)和血管,因此不會流血,患者無痛感。微針刺入皮下后作為“墨水”的4種檢測劑會對人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度進行檢測,并在受測部位呈現(xiàn)不同顏色。

  近日,西安交通大學(xué)生命學(xué)院仿生工程與生物力學(xué)研究所研究人員開發(fā)了一種由水凝膠微針貼片制備的“智能紋身”,或可成為未來健康檢測的“晴雨表”。此項研究成果以“基于微針貼片的多生理指標(biāo)監(jiān)測紋身”為題發(fā)表于國際高影響力期刊《先進科學(xué)》上。

  多年來,血液檢測是臨床生化分析的金標(biāo)準(zhǔn),有準(zhǔn)確性高等優(yōu)點,但血液檢測是有創(chuàng)檢測,極大降低了用戶的依從性,影響長期監(jiān)測的可行性。為此,開發(fā)可直接檢測體液中相關(guān)生物標(biāo)志物的微創(chuàng)傳感新平臺成為迫切需求。

  水凝膠是一類極為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠,可以在水中迅速吸水并溶脹,生活中常見的水凝膠有果凍、蘆薈膠等。西安交通大學(xué)研究人員開發(fā)出的“智能紋身”,其實是一種水凝膠微針貼片。

  一個邊長1.5厘米正方形的微針貼片上,分布著100個由透明質(zhì)酸做成的微針,這些微針被分成4個區(qū)域,每個區(qū)域的微針分別裝載不同檢測試劑。不同的檢測試劑就相當(dāng)于“紋身”時所用的不同顏色的“墨水”。

  進行微針貼片檢測時,可選皮膚平整處貼上貼片,微針僅刺入皮下不足1毫米處,不會觸及神經(jīng)和血管,因此進行微針檢測時不流血、無痛感。微針刺入皮下后,透明質(zhì)酸遇皮膚下間質(zhì)液會溶解,此時作為“墨水”的4種檢測劑猶如“獵手”,會在幾分鐘內(nèi)迅速穿透表皮層,抵達真皮層,它們尋找的“獵物”是人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度。很多慢性病檢測時都需要將這4個指標(biāo)作為輔助診斷手段。

  當(dāng)不同的檢測劑分別遇到自己的“獵物”時,它們就開始了各自的“表演”——檢測pH值的試劑會發(fā)生酸堿反應(yīng),檢測葡萄糖和尿酸的試劑會發(fā)生氧化還原反應(yīng),反應(yīng)所產(chǎn)生的新物質(zhì),會在皮膚表面呈現(xiàn)出某種特定的顏色,就造成了給表皮“紋身”的效果。檢測溫度使用的檢測劑主要是溫敏粉,溫敏粉遇到不同溫度會發(fā)生顆粒聚集度改變,也就是說,不同溫度也會顯示成不同顏色。檢測通常在兩三分鐘內(nèi)完成,受測部位會呈現(xiàn)出4種不同的顏色,仿佛是用不同“墨水”進行了“紋身”。

  此時,醫(yī)生可以通過將“紋身”顯示出的顏色與標(biāo)準(zhǔn)圖卡進行比對,判斷人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度值。

  目前,研究團隊已在活體兔子身上進行了pH值、葡萄糖、尿酸和體溫檢測,實驗結(jié)果表明,該“智能紋身”可監(jiān)測至少4天的pH值和溫度變化。

  另據(jù)動物實驗表明,使用該“智能紋身”并未產(chǎn)生明顯皮膚毒性,如皮疹、發(fā)紅、水泡或丘疹、生裂和皮膚變厚等,證明其具有良好的生物相容性。“智能紋身”可實現(xiàn)對多種目標(biāo)物的原位監(jiān)測,證明了其應(yīng)用于健康管理的可行性。(記者 史俊斌 通訊員 李 莉)

(責(zé)編:喬業(yè)瓊、楊迪)


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