復(fù)旦科學(xué)家發(fā)明仿生纖維傳感器 可實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測人體健康

復(fù)旦大學(xué)科學(xué)家研發(fā)一種可注射的纖維狀生物傳感器，植入后該傳感器就像毛發(fā)一般附在皮膚表面，纖細(xì)柔軟并可以實(shí)現(xiàn)對體內(nèi)多種化學(xué)物質(zhì)的長期、實(shí)時(shí)監(jiān)測。

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人生理信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測及其帶來的個(gè)體化醫(yī)療受到關(guān)注。電化學(xué)生物傳感器是一類可以將化學(xué)信號轉(zhuǎn)化成電信號的裝置，可用于監(jiān)測特定化學(xué)物質(zhì)，在可穿戴醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

據(jù)介紹，現(xiàn)有的可植入式傳感器因其材料本身模量大，存在剛性器件和柔軟組織間的重復(fù)機(jī)械損傷問題。此外，基于二維平面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的植入式器件很難實(shí)現(xiàn)微創(chuàng)植入，導(dǎo)致難以和組織形成穩(wěn)定界面，無法實(shí)現(xiàn)長期準(zhǔn)確監(jiān)測，從而影響到信號采集和生物安全。

復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系教授彭慧勝、副教授孫雪梅，生命科學(xué)學(xué)院教授俞洪波，航空航天系教授徐凡等多學(xué)科團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，通過仿生肌肉結(jié)構(gòu)的方法，設(shè)計(jì)了具有多級螺旋結(jié)構(gòu)的纖維狀電化學(xué)傳感器。力學(xué)模擬和納米壓痕實(shí)驗(yàn)證明，碳納米管纖維相對傳統(tǒng)的植入材料（金絲、聚二甲基硅氧烷等）具有更低的彎曲內(nèi)應(yīng)力，且其抗彎剛度相對于其他傳統(tǒng)植入材料更接近柔軟的組織。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)利用與纖維一維結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的注射方法，將纖維狀傳感器準(zhǔn)確植入至目標(biāo)區(qū)域，纖維在體外的形態(tài)類似于動物毛發(fā)貼附在皮膚表面。

隨后的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)及組織切片表明，纖維狀傳感器在注射后沒有使動物產(chǎn)生炎癥反應(yīng)和疤痕，且與周圍組織結(jié)合良好，纖維傳感器具有優(yōu)異的生物相容性和生物整合性。

據(jù)介紹，這項(xiàng)工作在生物電子學(xué)領(lǐng)域發(fā)展出一個(gè)全新方向，通過集成電路、藍(lán)牙和相應(yīng)軟件，纖維狀生物傳感器可遠(yuǎn)程對生理數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，且器件可在血管中穩(wěn)定工作長達(dá)4周。

新華社 吳振東、王宛藝

（封面圖片來源：攝圖網(wǎng)）