复旦科学家发明仿生纤维传感器 可实时、准确监测人体健康

发布时间:2019-11-19 17:12:00

复旦大学的科学家们研制出了一种可注射的纤维生物传感器,它像毛发一样附着在皮肤表面,纤细而柔软,可用于对体内各种化学物质进行长期和实时监测。

随着医学技术的发展,个人生理信息的实时监测及其带来的个性化医疗越来越受到人们的重视,电化学生物传感器是一种将化学信号转化为电信号的装置,可用于监测特定的化学物质,在可穿戴医疗等领域有着广泛的应用。

据报道,现有的植入式传感器由于材料模数大,在刚性器件和软结构之间存在着反复的机械损伤问题,另外,基于二维平面结构设计的植入式传感器很难实现微创植入,使其难以与组织形成稳定的界面,无法实现长时间的精确监测,从而影响信号采集和生物安全。

复旦大学聚合物科学教授彭慧胜、孙雪梅、生命科学教授于洪波、航天系教授徐帆等跨学科研究小组,用仿生肌肉结构法设计了多级螺旋结构的光纤电化学传感器。力学模拟和纳米压痕实验表明,碳纳米管纤维比传统的注入材料(金丝、聚二甲基硅氧烷等)具有更低的弯曲内应力,其弯曲刚度更接近软组织。同时,研究小组采用了一种适合于纤维一维结构的注射方法,将纤维传感器精确地插入目标区域,而在体外,纤维的形状与附着在皮肤表面的动物毛发的形状相似。

随后的细胞实验和组织切片显示,纤维传感器注射后不会产生炎症反应和瘢痕,与周围组织结合良好。纤维传感器具有良好的生物相容性和生物集成性。

据报道,这项工作在生物电子学领域开辟了一个新的方向。通过集成电路、蓝牙和相应的软件,光纤生物传感器可以远程实时采集生理数据,并能在血管中稳定工作4周。(吴振东,王宛艺)

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