皮肤补丁可以监测血红蛋白在深层组织

一个工程师团队开发了一个加州大学圣地亚哥电子贴片,可以监测生物分子在深层组织,包括血红蛋白。这给医学专家史无前例的获得至关重要的信息,有助于发现一些危及生命的疾病如恶性肿瘤、器官功能障碍、脑或内脏出血等等。

“体内血红蛋白的数量和位置提供关键信息血液灌注或积累在特定的位置。我们的设备显示巨大的潜力在高危人群密切监测,能够及时的干预措施在紧急时刻,”徐盛说,加州大学圣地亚哥分校的纳米工程教授和这项研究的通讯作者。

纸”,三维成像的光声片血红蛋白和核心温度,”发表在12月15日,2022年自然通讯。

低体内血液灌注可能引起严重的器官障碍以及与一系列疾病有关,包括心脏病和血管疾病的四肢。同时,血液异常积累等领域在大脑中,腹部或囊肿可以表明大脑、内脏出血或恶性肿瘤。持续的监控有助于诊断这些条件和帮助促进及时并有可能挽救生命的干预措施。

新的传感器克服了一些很大的局限性在现有监测生物分子的方法。磁共振成像(MRI)和X-ray-computed断层依靠庞大的设备,很难获得,通常只提供信息的即时状态分子,这使得它们不适合长期监测生物分子。

“连续监测是至关重要的及时干预以防止危及生命的状况迅速恶化,“Xiangjun Chen说徐的博士生纳米工程组和研究的合著者。“可穿戴设备基于电化学生物分子检测,不限于血红蛋白,是很好的候选人长期穿戴的监视应用程序。然而,现有的技术只能实现皮肤表面检测的能力。”

新的、灵活、低的形状可穿戴补丁轻松连接到皮肤,允许非侵入性的长期监测。它可以执行三维映射血红蛋白的一个亚毫米空间分辨率在深层组织,厘米以下的皮肤,和其他可穿戴的电化学设备,只有皮肤表面上的生物分子。它可以实现高对比度和其他组织。由于其光学选择性,它可以探测分子的范围扩大,整合不同与不同波长激光二极管,连同其潜在的临床应用。

补丁是配备的激光二极管阵列和压电传感器的软硅胶聚合物矩阵。激光二极管发射脉冲激光器进入组织。组织吸收光的能量,生物分子和声波辐射到周围的媒体。

“压电换能器接收声波,处理在一个电力系统重建的空间映射wave-emitting生物分子”,潇湘Gao说,徐的实验室的一位博士后研究员、该研究的作者之一。

“低功率激光脉冲,它也比x光技术更安全,电离辐射”,博士后研究员胡Hongjie说徐组和研究合著者。

基于它的成功到目前为止,该小组计划进一步开发设备,包括减少后端控制系统为激光二极管portable-sized设备驱动和数据采集,大大扩大其灵活性和潜在的临床效用。

他们还计划探索核心温度监测的可穿戴的潜力。”,因为光声信号的振幅与温度成正比,我们演示了核心温度监测在体外实验中,”徐说。“然而,验证核心温度监测人体需要介入校准。”

他们正在继续与医生合作,追求更多的潜在临床应用。

参考:陈高X, X,胡锦涛H,等。三维成像的光声片血红蛋白和核心温度。Nat Commun。2022;13 (1):7757。doi:10.1038 / s41467 - 022 - 35455 - 3

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