新型可穿戴传感器检测出人体汗液中的更多化合物gydF4y2Ba

如果你曾经抽血，无论是检查你的胆固醇、肾功能、激素水平、血糖，还是作为常规检查的一部分，你可能会想知道为什么没有一种更简单、更痛苦的方法。gydF4y2Ba

现在可能有了。来自加州理工学院医学工程系的一组研究人员发布了一种新的可穿戴传感器，可以检测到人体的健康状况gydF4y2Ba人类汗液gydF4y2Ba甚至微量的许多常见营养物质和生物化合物都可以作为人体健康的指标。gydF4y2Ba

的gydF4y2Ba传感器技术gydF4y2Ba是由南京理工大学助理教授高伟的实验室开发的gydF4y2Ba医学工程gydF4y2Ba他是传统医学研究所的研ob欧宝直播nba究员，以及罗纳德和乔安妮·威伦斯学者。多年来，高教授的研究主要集中在gydF4y2Ba可穿戴式传感器gydF4y2Ba在医学应用上，这项最新的工作代表了迄今为止最精确和最敏感的迭代。gydF4y2Ba

“我们做了可穿戴产品gydF4y2Ba汗水gydF4y2Ba之前是传感器，”他说。“我们想检测的生物标志物太多了，但在过去我们做不到。没有什么好办法。”gydF4y2Ba

高说，他以前的汗水传感器依赖于嵌入其中的酶来检测有限数量的相关化合物。虽然可以在传感器中使用抗体来检测低浓度的更多化合物，但这种技术有一个很大的弱点:传感器中的抗体只能使用一次，这意味着传感器会磨损。gydF4y2Ba

新的传感器技术包括高所说的分子印迹聚合物，它就像人造的、可重复使用的抗体。为了描绘它们是如何工作的，想象一个形状像加号的假想物体。如果你拿起这个物体，把硅橡胶倒在上面，让橡胶变硬，然后把分子从橡胶中拉出来，你就得到了一块有一个加号空心的橡胶。只有相同大小和形状的物体才能很好地放入空心。gydF4y2Ba

分子印迹聚合物的工作原理相同，但规模要小得多。如果你想做一个传感器，可以检测，例如，氨基酸gydF4y2Ba谷氨酰胺gydF4y2Ba，就可以制备含有谷氨酰胺分子的聚合物。然后，通过一个gydF4y2Ba化学过程gydF4y2Ba去除谷氨酰胺，你就得到了一种聚合物，上面有洞，形状和谷氨酰胺一模一样。gydF4y2Ba

高的创新之处在于将这种特殊形成的聚合物与一种材料结合起来，这种材料在与人体汗液接触时，在外加电压下可以氧化或还原。只要这些谷氨酰胺形状的孔是打开的，汗液就会接触到传感器的内层，并产生电信号。但当谷氨酰胺分子与聚合物接触时，它们会滑进为它们设计的孔中。gydF4y2Ba

当这些小孔被谷氨酰胺分子堵塞时，能够接触内层的汗液就会减少，电信号就会变弱。通过监测这种电信号，研究人员可以推断出汗液中谷氨酰胺的含量。谷氨酰胺越多，信号就越弱。谷氨酰胺越少，信号越强。gydF4y2Ba

“这种独特的策略使我们能够检测到所有9种gydF4y2Ba必需氨基酸gydF4y2Ba以及多种维生素，”高说。“我们可以持续做这些事情。”gydF4y2Ba

和抗体不同的是gydF4y2Ba聚合物gydF4y2Ba通过应用弱电信号破坏目标分子或清空其所在的孔，可以很容易地“清洗”以重复使用。gydF4y2Ba

高的研究中的第二个创新是微流体的使用，一种利用不到四分之一毫米宽的微小通道来操纵少量流体的技术。微流体技术可以让传感器在出现微量汗液时也能正常工作。gydF4y2Ba

高说，可以通过人工刺激人体皮肤，使其通过电流释放出药物分子，但以前的传感器需要更多的汗水，因此需要更多的电流，这对使用者来说可能不舒服。多亏了微流体技术和一种不同类型药物的使用，传感器现在需要的汗水更少，产生汗水所需的电流可以非常小。gydF4y2Ba

“这种微流控设计允许我们使用非常小的电流，”他说。“用几十微安的电流刺激几分钟，就能刺激出4到5个小时的汗液。”gydF4y2Ba

到目前为止，该传感器技术已被证明在实验室环境下对人体实验对象有效。高希望在更大规模的人体试验中进行测试。gydF4y2Ba

“这种方法使我们能够检测出一系列新的关键营养素和代谢物。我们可以监测我们什么时候进食，观察营养水平的变化，”他说。“它不仅监测营养物质，还监测激素和药物。它可以为许多健康状况提供持续监测。”gydF4y2Ba

描述这项研究的论文发表在8月15日的杂志上gydF4y2Ba自然生物医学工程gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

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