研究团队开发出一种能揭示血氧水平的可植入传感器
近日，发表在《Advanced Functional Materials》上的一项研究中，来自塔夫茨大学的研究团队开发了一种类似纹身的丝基材料可植入式传感器，当暴露于不同的血氧水平时，它在特定光线下会发出更亮或更暗的光。
血液中的葡萄糖、乳酸、电解质和溶解氧等物质，为了解身体的健康和表现提供了一个窗口。在医疗环境中，医生通过抽血或连接到大型设备来追踪血液中的各种物质。在某些特定环境下，非侵入性持续监测血液中各种物质的水平，在诊疗疾病时可能带来巨大的优势。例如，糖尿病患者必须每天抽血来读取血糖，以决定吃什么或何时服药。相比之下，塔夫茨团队的愿景是让血糖监测变得更加容易，确切地说是根据病情使皮肤闪光。
这种新型传感器由丝素蛋白形成的凝胶组成。由于具有独特的特性，丝素蛋白其特别适合作为可植入材料。当它们被重新组装成凝胶或薄膜时，可以对其进行调整以形成一种可在皮肤下持续数周到一年以上的结构；而当丝素蛋白分解时会与身体相容，不太可能引发免疫反应。
该研究通讯作者、塔夫茨大学工程学院工程教授David Kaplan说：“丝素蛋白融合了许多重要特性。我们可以将其制成薄膜、海绵、凝胶等。它不仅具有生物相容性，而且可以在不改变化学特性的情况下与各种能检测环境中分子的添加剂相容。”
为了开发这种氧传感器，研究人员使用了一种名为PdBMAP的添加剂，它在暴露于可穿透皮肤的光线时会发出磷光。PdBMAP发出的光强度和持续时间与环境中的氧气水平成正比。由于丝素蛋白凝胶对周围的液体具有渗透性，因此，PdBMAP可以感知周围血液中相同的氧气水平。PdBMAP的另一个特性是，当它暴露于可穿透皮肤的光线下时会发光，而其他候选传感器只能对无法穿透皮肤的光线做出响应。
在实验中，植入式传感器实时检测动物模型中的氧气水平，准确跟踪氧气的高、低和正常水平。Kaplan说：“可以设想这种皮下的植入式传感器有很多有用的场景：比如，需要在传统临床环境之外进行长时间监测的慢性病患者。我们可以使用皮肤下的传感器阵列跟踪多种血液成分。”
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