无线、无电池、可生物降解,血流传感器如此神奇?

可生物降解的传感器包裹在血管周围。

《自然?生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志1月8日报道,美国斯坦福大学(Stanford University)的研究人员开发了一种新型的可生物降解、无电池、无线传感器,它可以帮助医生监控动脉中的血液流动,提高手术成功率。外科助理教授、论文作者佩奇?福克斯(Paige Fox)说:“在医学领域,血液的流量监测至关重要,这种无线生物可降解传感器可对涉及血管、移植和心脏的手术产生巨大影响。它能够使医生们在无需面对面回访或测试的情况下,扩大护理范围。”

然而,手术中监测血管情况非常具有挑战性——血管出现问题的迹象显现时,往往已经耽误了及时的治疗。到那个时候,病人通常只能通过额外的手术来解决问题。二次手术带来的风险并不低于首次手术。新传感器可以让医生们远程监视血管情况,为早期干预创造机会。

传感器紧紧地包裹着愈合中的血管,血液的脉动会对血管内表面产生推动力。随着血管表面形状的改变,传感器储存电荷的能力也随之改变。医生可以通过患者身体附近的设备远程检测电荷。检测设备通过回声检测传感器的天线来获取读数,这与身份证扫描仪很类似。在未来,这种设备可能会简化为贴片或集成到可穿戴设备及智能手机中。

实验过程中,研究人员首先在人造环境中测试了传感器的性能。接着,前斯坦福大学博士后学者、外科医生、论文作者贝泽幸臣(Yukitoshi Kaizawa)在老鼠的动脉周围植入了这种传感器,发现传感器也能正常工作。虽然目前的测试只是针对血管完全堵塞的情况,但他们认为未来版本的传感器也能识别更细微的血流波动迹象。

论文作者、鲍哲南教授(Zhenan Bao)此前曾开发了一种能让假肢具有灵敏触觉的技术。为了让该技术能在医学应用中使用,鲍等经过一段时间的努力,通过改进材料、修改天线位置以及重新设计电容器,将其升级成了无线传感器。论文共同一作、鲍实验室的博士后学者利文特?贝克(Levent Beker)说:“这是一个非常严格的项目,我们进行了反复的实验和设计。我们一直对医学和植入物的应用很感兴趣。现在,我们收获了一些成果。”

目前,研究人员正在尝试寻找将传感器连接到血管,并提高其灵敏度的最佳方法。鲍教授说:“在精准医疗中,利用传感器让患者尽早发现问题已经成为一种趋势。为达到准确进行前期干预的效果,工程、医学和数据专业的研究人员需要通力合作。通过跨学科合作解决实际问题非常令人振奋。”

编译:雷鑫宇

审稿:alone

责编:南熙