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- 美科學(xué)家打造數(shù)字紋身 納米傳感器監(jiān)視糖尿病患者血液
- 來源:生物通 發(fā)表于 2011/8/1
據(jù)美國《連線》雜志報道,哈雷騎士和叛逆少年都喜歡用紋身彰顯自己的個性,F(xiàn)在,紋身家族又出現(xiàn)一個新成員——“數(shù)字紋身”,能夠為糖尿病患者帶去福音。幾年后,糖尿病患者便可能紋上數(shù)字紋身,這種紋身能夠與iPhone通訊,用于監(jiān)視他們的血液。這種紋身并不像常見的臂帶和漢字紋身那樣使用染料,而是采用納米傳感器,能夠在iPhone 4攝像頭的幫助下讀取佩戴者血液中的鈉、葡萄糖甚至于酒精的水平。
美國東北大學(xué)制藥學(xué)助理教授希瑟·克拉克博士領(lǐng)導(dǎo)了這項皮下傳感器研究?死吮硎荆趨⒓佑诜鹈商刂菖e行的馬拉松比賽時,她意識到可佩戴的實時健康監(jiān)視設(shè)備的種種益處。如果具有經(jīng)濟可承受性,這種無線裝置便可進行大規(guī)模生產(chǎn)并投放消費市場。在這些可佩戴的裝置幫助下,患者在任何時候都可了解自己需要服用何種藥物。她在提到此次馬拉松比賽時說:“我不知道應(yīng)該喝多少水,何時喝水或者是否可以喝給他力(一種運動飲料)。”
如果采用克拉克研發(fā)的這項技術(shù),刺破手指提取血樣進行檢測的痛苦經(jīng)歷將成為過去。紋上數(shù)字紋身后,患者只需借助iPhone便可監(jiān)視血液。東北大學(xué)生物工程學(xué)系研究生馬特·杜巴赫定制了一部iPhone,可讀取皮下納米傳感器發(fā)出的光線,收集和輸出數(shù)據(jù)。
數(shù)字紋身具體是指植入皮膚下的一個100納米寬的傳感器陣列,就像紋身染料一樣。傳感器封裝在一種油劑中,確保整個裝置聚集在一起。在這個植入物內(nèi),確定的納米顆粒只與特定的血液成分結(jié)合,例如鈉和葡萄糖。在一種添加劑的作用下,納米顆粒并不帶電,目標(biāo)的存在導(dǎo)致其釋放離子,離子以變化的熒光形式呈現(xiàn)。在《整合生物學(xué)》雜志上,研究人員詳細描述了這一過程。
杜巴赫設(shè)計的iPhone 4附加裝置利用手機攝影頭讀取顏色變化,而后將結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以計量的數(shù)據(jù)。環(huán)繞鏡頭的一個塑料環(huán)用于阻擋周圍光線,一個電池驅(qū)動的藍色LED燈發(fā)出的光與傳感器發(fā)出的光形成對比。軟件利用iPhone攝像頭的內(nèi)置RGB過濾器處理傳感器反射的光線。
之所以選擇藍色LED燈的原因在于:最初進行的測試顯示,其他顏色的光線受到iPhone內(nèi)置光學(xué)過濾器的阻礙,藍光則可利用iPhone的內(nèi)置RGB過濾器準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)。藍色LED燈由手機上的一塊9伏電池驅(qū)動,與傳感器的紅移熒光配合工作,紅光能夠穿過皮膚。目前,iPhone收集的數(shù)據(jù)仍需要一臺輔助機器進行處理,但杜巴赫表示使用iPhone完成所有工作將在不遠的將來成為現(xiàn)實,相關(guān)程序也已在研發(fā)之中。
克拉克希望納米顆粒與智能手機相配合,完成一臺臨床用分析儀所能完成的所有工作,這是在個體化醫(yī)療道路上邁出的重要一步。如果成為現(xiàn)實,糖尿病患者和運動員無需借助大型而昂貴的醫(yī)療設(shè)備便可自行進行檢測,獲取相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。目前,數(shù)字紋身測試仍處在早期階段,尚未進行人體測試。老鼠實驗結(jié)果顯示這項技術(shù)擁有發(fā)展前景。值得一提的是,老鼠的皮膚比人類薄。
杜巴赫表示,蘋果的下一代iPhone發(fā)布時,這項研究計劃也將成為受益者。有傳聞?wù)f,iPhone 5將采用性能更出色的攝像頭傳感器。他說:“我一直期待著iPhone 5的上市。更高的像素意味著解析度更高的攝像頭,可提供更多用于分析的數(shù)據(jù),F(xiàn)在,生物工程師也在等待史蒂夫·喬布斯的下一步行動!
數(shù)字紋身技術(shù)需要幾年時間才能投入使用,克拉克和杜巴赫取得的研究進展幫助醫(yī)療世界進一步走進一個新時代,即將入侵式診斷的侵入程度降至最低。借助皮下電路和智能手機獲得的實時反饋,使用者能夠隨時了解自己的身體狀況。
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