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研究人員開發(fā)支持低成本醫(yī)療監(jiān)控和診斷的塑料傳感器

發(fā)布時間：2018-06-28 09:05:56

由半導(dǎo)體塑料制成的低成本傳感器可用于診斷或監(jiān)測廣泛的健康狀況，包括外科并發(fā)癥或神經(jīng)退行性疾病。該傳感器是由英國劍橋大學(xué)和沙特阿拉伯國王阿卜杜拉科技大學(xué)(KAUST)領(lǐng)導(dǎo)的一個研究小組開發(fā)的。
劍橋大學(xué)在一份新聞稿中報道說，該傳感器可以測量在汗液、眼淚、唾液或血液中存在的關(guān)鍵代謝物的數(shù)量，如乳酸或葡萄糖。當與診斷設(shè)備結(jié)合在一起時，傳感器可以讓健康狀況得到快速、廉價和準確的監(jiān)測。
研究人員使用了半導(dǎo)體塑料，這種塑料正在被開發(fā)用于太陽能電池和柔性電子器件，但尚未在生物應(yīng)用中廣泛應(yīng)用。由于該傳感器不包含金或鉑等金屬，因此可以以低成本制造它并且可以很容易地結(jié)合到柔性和可伸縮的基片上，從而實現(xiàn)可穿戴或可植入傳感應(yīng)用。這項研究發(fā)表在《科學(xué)進展》雜志上。
“在我們的工作中，我們克服了傳統(tǒng)電化學(xué)生物傳感器的許多局限性，這些傳感器將酶作為傳感材料?！痹撗芯康牡谝蛔髡摺虼髮W(xué)化學(xué)工程與生物技術(shù)系的博士后研究員安娜-瑪麗亞·帕帕博士(Anna-Maria Pappa)說?！霸趥鹘y(tǒng)的生物傳感器中，傳感器電極與傳感材料之間的通信不是很有效，因此需要添加分子導(dǎo)線以促進和‘增強’信號?！?/span>
為了構(gòu)建傳感器，帕帕博士和她的同事們使用了倫敦帝國理工學(xué)院研制的一種合成聚合物，它可以作為一種分子導(dǎo)線，直接接收電化學(xué)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的電子。當物質(zhì)與液體(如汗水、眼淚或血液)接觸時，它會吸收離子和膨脹，并與液體結(jié)合。與傳統(tǒng)的金屬電極傳感器相比，這使得傳感器的靈敏度大大提高。
該傳感器的初始測試用于測量乳酸水平，這在健身應(yīng)用中很有用，也可用于術(shù)后患者的監(jiān)測。然而，根據(jù)研究人員的說法，通過加入適當?shù)拿?，傳感器可以很容易地被修改以檢測其他代謝物，如葡萄糖或膽固醇。傳感器的可檢測濃度范圍可以通過改變設(shè)備的幾何形狀進行調(diào)整。
帕帕博士說:“植入式裝置可以讓我們在壓力條件下實時監(jiān)測大腦的新陳代謝活動，比如癲癇發(fā)作期間或發(fā)作前，并可用于預(yù)測癲癇發(fā)作或評估治療?！毖芯咳藛T現(xiàn)在計劃開發(fā)傳感器來實時監(jiān)測人體細胞體外的代謝活動。
這項研究由瑪麗·居里基金會(Marie Curie Foundation)、科大資助研究辦公室(KAUST Office of Sponsored research)以及工程和物理科學(xué)研究委員會(Engineering and Physical Sciences research Council)資助。