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港大研发超薄感应器:10分钟测炎症,较传统快30倍

2018-07-08 11:29:24来源:健康时报网|分享|扫描到手机
阅读提要:这种生物感应器厚度少于一微米,即大约只有亚洲人头发直径50分之一,由现时所需的数小时,大大减少至10分钟,甚至更短,检测及治疗炎症的速度可以大大加快30倍。此研究的发现最近在国际期刊《先进科学》上发表。

最近,由香港大学机械工程系副教授陈国梁博士领导的研究团队与港大外科手术系曾永馨基金教授、梁嘉杰教授、等教授合作,共同研发出了一种结合在医用导管上的C-反应蛋白感应器。这种生物感应器厚度少于一微米,即大约只有亚洲人头发直径50分之一,由现时所需的数小时,大大减少至10分钟,甚至更短,检测及治疗炎症的速度可以大大加快30倍。此研究的发现最近在国际期刊《先进科学》上发表。

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该团队研发的这种柔性感应器,在概念上证明了实时监测生物信息的可能性。这种生物感应器可以监测低至每毫升一微克的C-反应蛋白,这样的检测灵敏度足够用来分辨常人和病者的健康状况。C-反应蛋白在血液中的浓度是反映病患发炎程度的一个重要指标,目前的检测方法主要基于抽血分析。为了连续监测病者身体内C-反应蛋白的浓度变化,医生需要定期为病者抽血化验,但现时每次化验的时间需要最少数小时,因此很难提供蛋白浓度在体内的实时信息。团队研发的有机生物感应器可以实时测量这些生物信息,并且只需要很少的样本就可以完成检测。

过去柔性感应器的制作过程极具挑战性,在制备和转移过程中极易出现褶皱或破损,特别是当整个感应器的厚度需要控制在一微米以内。除了在制备超薄感应器过程中遇到的困难,另外一个很大的障碍是如何制备适用的封装层用来保护感应器在极端条件下工作(例如高温和高湿度)。

港大研发的C-反应蛋白感应器只是团队研究的感应器之一,接下来该研究团队希望集成更多的生物感应器在医疗器械上用以提高医疗器械的多功能性。除了高灵敏度和快速测试时间之外,该超薄生物感应器的另一大突破,是可以经受标准的医学消毒过程而保持性能不会衰减。利用一种只有250纳米厚的胶囊状保护层,用来保护感应器在高温高压和高湿度的条件下工作。在配备了保护层之后,该感应器可以在经受30分钟的沸水和蒸汽消毒后仍然保持原有的性能。

这种经受消毒过程的能力让该器件可以很好地和其它医疗器械结合在一起用在无菌的手术室中。为了把它转移到不同的医疗器械上,该团队用了一种亲疏水双层薄膜的结构作为该超薄生物感应器的基底。利用特殊的亲疏水性,该感应器很容易在水中剥离并被转移到各种不同的基底上,而且感应器的性能在转移过程中几乎没有发生任何变化。

未来,该团队准备结合神经系统感应器和压力感应器在现有的感应器上,用来进一步提升感测功能。计划建立一个动物体内临床试验用平台,来验证该生物感应器的实际应用。除了血液中的C-反应蛋白,研究团队还准备检测脑脊液中其他的生物标记物,用来为头部创伤和中风的患者提供有用的实时生物信息。香港大学工程和医学团队同时也正开发一个大数据系统,来实时监测从头脑到身体其他部位各种有用的生物信息,希望这些实时信息能更有效地帮助医生对患者采取正确和及时的诊断。

资料来源:
①香港大学官网:HKU Engineering and Medicine collaborate and develop a real-time ultraflexible sensor that makes inflammation testing and curing 30 times faster

(责任编辑:杨丽萍)

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