新型生物传感器简介
过去15年里,基础科学的突破性发展让人类在医院等专业医疗机构里检测身体变化成为现实,如
这种新型生物传感器可以监测哪些指标呢?它可以定制化的监测体温、微生物电位(如心电图)、监测汗液、血流、血压、血氧、静脉测绘以及心脏听诊。除此以外,还有特殊改进设备可以监测伤口愈合情况。学者们认为,这种新型生物传感器可以适用于行动能力受限或语言能力欠缺的人群,如新生儿。
目前包括美国在内的20多个国家已经批准此类新型生物传感器的上市(此类新型生物传感器并未在我国上市)。这类设备已经服务超过12000例患者,收集到超过15万小时的数据。John Rogers教授认为,上述数据提示这种新型生物传感器安全且可靠,并具有更广泛的应用前景,如用于肾脏病的管理。
新型生物传感器与肾脏病管理
新型生物传感器除了能够附着于人体表面以外,还可以植入大脑和心脏,从而监测器官内部的血流情况以及定制化监测相应生物标志物。
对于目前的
目前,肾脏体内生物传感器的原型机已用于动物模型的肾功能监测。John Rogers教授及其团队在小鼠的肾脏中植入柔软、无排异反应的新型生物传感器,其主要目的为评估体内生物传感器的安全性、有效性。该设备重要的组成部分为封装的薄膜金传感器(100nm级),它可以监测小鼠肾脏表面温度。通过研究发现,若小鼠肾脏表面温度较高,则肾脏灌注状态较好;若小鼠肾脏表面温度较低,则肾脏灌注状态较差。John Rogers教授认为人体也有类似规律。体内新型生物传感器可通过wifi或蓝牙将上述数据传输给电脑,帮助医师了解肾脏情况。更重要的是,在未来或可开发相应程序,估算肾脏灌注不足的风险,以避免肾移植受者或
值得一提的是,John Rogers教授及其团队还与芝加哥大学的团队合作共同准备猪模型肾脏监测器的临床前研究,预计会在明后年发布相关结果。
部分生物标志物在汗液中的水平与血液中的水平相关。因此,新型生物监测器(此类生物监测器被称为微流设备)还可以附着在人体皮肤,监测汗液,从而推算血液中的乳糖、氯离子、pH以及
鉴于汗液中肌酐、
John Rogers教授认为,当医师通过体内外新型生物监测器收集了足够的临床数据后,可借助机器学习了解患者肾脏功能下降的风险,并根据这些数据及时调整处方。
综上所述,新型生物传感器已经在临床前和临床研究中取得了一定成果,并在部分国家陆续上市。或许在不远的未来,医师可以对患者的肾脏进行7×24h的监测与管理,这将减少部分慢性肾脏病患者和肾移植受者发生急性肾损伤的风险,有助于改善患者的预后。