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CO2激光助力可穿戴汗液传感器问世:或将用于糖尿病等疾病监测

来源:科技小卓    关键词:激光, CO2激光, 激光技术,    发布时间:2019-12-10

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近日,美国加州理工学院研究人员制备出一款可穿戴汗液传感器,可以通过分析人们的汗水来监测其血液中的代谢物和营养素水平,为建立全面的健康管理辅助系统提供了新思路。相关研究结果发表于《自然—生物技术》。

研究人员认为,这些传感器将使医生能够持续监测患有心血管疾病、糖尿病或肾病等疾病的患者的状况,所有这些疾病都会导致血液中营养素或代谢产物的含量异常。让医生更好地了解患者的病情,同时避免皮下注射针头的侵入性接触,对患者会有好处。

由于汗液挥发较快且易受到污染,如何有效采集、准确检测汗液一直是科研人员面临的一大难题。因此,寻找一种实用性强、稳定性高、低成本、简易化的工艺手段是关键。

该论文通讯作者、加州理工学院医学工程系助理教授高伟表示:汗液的有效采集与及时更新,需要借助微流道结构,而现阶段微流道结构的加工多采用光刻等复杂工艺,成本高、效率低,不利于大规模制备。

在经过大量研究后,高伟团队发现,CO2激光加工有不同的工作模式,其中矢量模式下诱导产生的石墨烯具有多孔结构,可对外界的应变作出响应,将其作为压阻式传感器能够实现人体呼吸、心跳等生理信号的监测。在尝试不同的激光加工参数后,研究人员完成了微流道结构的设计,研发出灵敏度高、稳定性优异、可对多种物质进行有效探测的电化学传感器。

高伟在加利福尼亚理工学院网站上发表的一篇文章中表示:“这种可穿戴的汗液传感器具有在分子水平上快速、连续、无创地捕捉健康变化的潜力,它们可以实现个性化监测、早期诊断和及时干预。”

为了评估传感器的性能,研究人员对两组健康的个体和患者进行了一系列的测试,一组是受过训练的运动员,另一组是一般健康的人。传感器显示运动员汗液中酪氨酸含量较低。为了检测尿酸水平,研究人员监测了健康人在禁食期间以及在他们吃了富含嘌呤的食物后的出汗水平,嘌呤是代谢成尿酸的食物化合物,传感器显示饭后尿酸水平上升。

高伟的团队还对痛风患者进行了类似的测试,发现他们的尿酸水平远远高于健康人。为了检验传感器的准确性,研究人员还从痛风患者和健康受试者身上采集了血样,发现传感器对尿酸水平的测量与血液中化合物的水平密切相关。

高伟指出,这些传感器的高灵敏度以及易于制造的特性,意味着它们最终可能被家庭患者用于监测痛风、糖尿病和心血管疾病等疾病,掌握准确的实时健康信息甚至可以让患者根据需要调整自己的药物水平和饮食。
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