水凝膠“智能紋身”：未來健康檢測(cè)“晴雨表”
進(jìn)行微針貼片檢測(cè)時(shí)，微針僅刺入皮下不足1毫米處，不會(huì)觸及神經(jīng)和血管，因此不會(huì)流血，患者無痛感。微針刺入皮下后作為“墨水”的4種檢測(cè)劑會(huì)對(duì)人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度進(jìn)行檢測(cè)，并在受測(cè)部位呈現(xiàn)不同顏色。
近日，西安交通大學(xué)生命學(xué)院仿生工程與生物力學(xué)研究所研究人員開發(fā)了一種由水凝膠微針貼片制備的“智能紋身”，或可成為未來健康檢測(cè)的“晴雨表”。此項(xiàng)研究成果以“基于微針貼片的多生理指標(biāo)監(jiān)測(cè)紋身”為題發(fā)表于國(guó)際高影響力期刊《先進(jìn)科學(xué)》上。
多年來，血液檢測(cè)是臨床生化分析的金標(biāo)準(zhǔn)，有準(zhǔn)確性高等優(yōu)點(diǎn)，但血液檢測(cè)是有創(chuàng)檢測(cè)，極大降低了用戶的依從性，影響長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的可行性。為此，開發(fā)可直接檢測(cè)體液中相關(guān)生物標(biāo)志物的微創(chuàng)傳感新平臺(tái)成為迫切需求。
水凝膠是一類極為親水的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)凝膠，可以在水中迅速吸水并溶脹，生活中常見的水凝膠有果凍、蘆薈膠等。西安交通大學(xué)研究人員開發(fā)出的“智能紋身”，其實(shí)是一種水凝膠微針貼片。
一個(gè)邊長(zhǎng)1.5厘米正方形的微針貼片上，分布著100個(gè)由透明質(zhì)酸做成的微針，這些微針被分成4個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域的微針分別裝載不同檢測(cè)試劑。不同的檢測(cè)試劑就相當(dāng)于“紋身”時(shí)所用的不同顏色的“墨水”。
進(jìn)行微針貼片檢測(cè)時(shí)，可選皮膚平整處貼上貼片，微針僅刺入皮下不足1毫米處，不會(huì)觸及神經(jīng)和血管，因此進(jìn)行微針檢測(cè)時(shí)不流血、無痛感。微針刺入皮下后，透明質(zhì)酸遇皮膚下間質(zhì)液會(huì)溶解，此時(shí)作為“墨水”的4種檢測(cè)劑猶如“獵手”，會(huì)在幾分鐘內(nèi)迅速穿透表皮層，抵達(dá)真皮層，它們尋找的“獵物”是人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度。很多慢性病檢測(cè)時(shí)都需要將這4個(gè)指標(biāo)作為輔助診斷手段。
當(dāng)不同的檢測(cè)劑分別遇到自己的“獵物”時(shí)，它們就開始了各自的“表演”——檢測(cè)pH值的試劑會(huì)發(fā)生酸堿反應(yīng)，檢測(cè)葡萄糖和尿酸的試劑會(huì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)所產(chǎn)生的新物質(zhì)，會(huì)在皮膚表面呈現(xiàn)出某種特定的顏色，就造成了給表皮“紋身”的效果。檢測(cè)溫度使用的檢測(cè)劑主要是溫敏粉，溫敏粉遇到不同溫度會(huì)發(fā)生顆粒聚集度改變，也就是說，不同溫度也會(huì)顯示成不同顏色。檢測(cè)通常在兩三分鐘內(nèi)完成，受測(cè)部位會(huì)呈現(xiàn)出4種不同的顏色，仿佛是用不同“墨水”進(jìn)行了“紋身”。
此時(shí)，醫(yī)生可以通過將“紋身”顯示出的顏色與標(biāo)準(zhǔn)圖卡進(jìn)行比對(duì)，判斷人體葡萄糖、pH值、尿酸和溫度值。
目前，研究團(tuán)隊(duì)已在活體兔子身上進(jìn)行了pH值、葡萄糖、尿酸和體溫檢測(cè)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該“智能紋身”可監(jiān)測(cè)至少4天的pH值和溫度變化。
另據(jù)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，使用該“智能紋身”并未產(chǎn)生明顯皮膚毒性，如皮疹、發(fā)紅、水泡或丘疹、生裂和皮膚變厚等，證明其具有良好的生物相容性。“智能紋身”可實(shí)現(xiàn)對(duì)多種目標(biāo)物的原位監(jiān)測(cè)，證明了其應(yīng)用于健康管理的可行性。
