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自清洁纳米传感器可持续监测慢性伤口感染

发布时间:昨天09:16
来源:
科创中国
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美国麻省理工学院、弗吉尼亚理工大学等机构科学家,开发出一款能在被血液等生物材料覆盖后自行清洁的生物传感器,可持续监测慢性伤口感染,让医生不间断地掌握患者病情,并提供个性化治疗。相关论文发表于新一期《先进科学》杂志。

  糖尿病溃疡或严重烧伤等慢性伤口之所以难以愈合,是因为潜在的细菌感染很难被持续监测。传统传感器会因蛋白质黏附在表面而丧失精度。现有的分子传感器虽能以极高的灵敏度检测与疾病相关的分子,但许多在数小时内就会失去这种能力,因为它们会被血液、体液和组织中天然存在的蛋白质及其他生物材料所包裹。随着生物材料在表面积聚,信号会逐渐衰减。一旦如此,就必须清洁或更换传感器。

  为解决这一问题,团队构建了一种柔软的纳米级传感器,由宽度不到10纳米的微小口袋组成。

  为防止传感器因蛋白质和其他生物材料积聚失效“罢工”,团队对传感器加以改造。他们让传感袋在暴露于超快激光脉冲时,产生微观空化气泡,这些气泡生热柔和,能温和地清除积聚的蛋白质及其他生物材料,从而保持传感器功能如新。

  在实验室测试中,团队将传感器暴露在人类血清中长达24小时,成功恢复了灵敏度,并检测出绿脓杆菌素——一种由铜绿假单胞菌产生的、能发出感染信号的分子。

  传感器在反复循环使用后依然可靠运行,持续监测分子变化,这些变化可在24小时内发出伤口模型中疾病进展的信号。

  虽然这项研究聚焦于慢性伤口感染,但团队表示,其应用前景远不止伤口护理,在任何需要长期监测的环境中都有用武之地,例如持续监测水质以及追踪疾病的发展程度或对治疗的反应等。该传感器还能与植入式医疗设备协同工作,标记并发症的早期迹象,帮助外科医生在手术中区分健康组织和癌组织。

  不过团队也坦言,将这一愿景转化为临床现实仍需时间。在接触患者之前,这项技术必须在活体系统中接受检验,以确认其长期使用的稳定性、安全性和可靠性。

(来源:科技日报 作者:刘霞)

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