新型可穿戴传感器InflaStat能无创监测炎症迹象

传感器网CGQ.BZ · 2023-06-26 17:53:02 · 677次浏览

据《自然-生物医学工程》杂志发表的最新研究成果显示,来自加州理工学院的研究人员开发出的新型可穿戴传感器InflaStat,可以通过测量人体汗液中的CRP水平,以无线和非侵入性的方式监测炎症。

炎症及其日常检测

所谓炎症,也就是我们平时说的“发炎”,是机体对于刺激的一种防御反应,表现为红、肿、热、痛和功能障碍。它与一系列精神和身体疾病有关,包括全世界最大的三个杀手:缺血性心脏病、中风和慢性阻塞性肺病(COPD)。通常情况下,炎症是有益的,是人体的自动的防御反应。比如急性炎症反应,便是身体对抗感染和加速愈合的自然方式。但是有的时候,炎症也是有害的,例如长期或慢性炎症,甚至可能会导致不可逆转的组织损伤。

治疗炎症的关键在于能够快速和容易地检测炎症。测量血液中的C-反应蛋白(CRP)水平通常被用作炎症的生物标志物,但需要复杂的实验室设备和人员来分析血样。“阻碍人们进行可穿戴CRP感应的主要问题,CRP比其他分子更难检测。它在血液中的浓度比其他生物标志物低得多,而且它的分子大得多,这意味着将它们从血液中分泌到汗液中更难。”研究人员Wei Gao说,“所以,我们需要高灵敏度的设备来自动监测皮肤上非常低浓度的CRP”。

InflaStat:无创获得炎症生物标志物

可穿戴无创传感器InflaStat,是由激光雕刻的石墨烯制成的,可以监测用户汗液中的炎症生物标志物。它含有微小的孔隙,这些孔含有与CRP结合的抗体和被称为氧化还原分子的特殊分子,能够在特定条件下产生小电流。

融入传感器结构的是金纳米粒子,每个粒子都携带一套单独的检测CRP的抗体。当穿戴者的汗液中的CRP分子进入传感器时,它们同时附着在检测器抗体和石墨烯孔隙中的抗体上。然后,纳米粒子附着在石墨烯上,触发氧化还原分子产生电流,由连接到传感器的电子元件读取。

在产品的穿戴测试中,研究人员将InflaStat分别穿戴在健康参与者、COPD患者和从COVID感染中恢复的参与者身上,其检测数据会实时显示在一个定制的智能手机应用程序上。结果显示,该传感器不仅佩戴舒适,而且能够准确地检测与血液水平相关的汗液CRP水平。

研究人员表示,具有无创获得炎症生物标志物信息能力的InflaStat可用于在家监测慢性疾病,如炎症性肠病或COPD;不仅如此,还可以被改编为测试其他痕量级和疾病相关的生物标志物。

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