暫無數(shù)據(jù)
15
2021
-
09
基于可穿戴微針的FET生物傳感器
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【概要描述】
基于可穿戴微針的FET生物傳感器
新冠病毒肺炎（COVID-19）疫情在給全球衛(wèi)生系統(tǒng)和醫(yī)療團隊帶來沉重壓力的同時，也更加凸顯出智能技術(shù)在持續(xù)、實時監(jiān)測人體健康方面的重要性。此類智能技術(shù)主要指在不影響患者日?；顒忧疤嵯?，可監(jiān)測人體重要生理指標(biāo)的可穿戴設(shè)備。
據(jù)麥姆斯咨詢報道，以色列理工學(xué)院（Technion - Israel Institute of Technology）的Hossam Haick教授、鄭友斌博士后研究員，以及沃爾夫森化學(xué)工程系（Wolfson Faculty of Chemical Engineering）和拉塞爾貝里納米研究所（Russell Berrie Nanotechnology Institute）的Rawan Omar博士生作為項目主要參與人員，在智能生物傳感器技術(shù)方面取得了突破性研究進展，他們的研究成果有望在該領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響，相關(guān)研究成果發(fā)表在《先進材料》（Advanced Materials）期刊上，并被選為期刊的封面文章。該科研團隊基于可穿戴微針開發(fā)了新款FET傳感器系統(tǒng)——固定于柔性皮膚貼片（類似于創(chuàng)可貼）的微針陣列結(jié)合擴展柵極場效應(yīng)晶體管（extended-gate FET），實現(xiàn)無痛的患者健康狀況監(jiān)控，并將相關(guān)健康數(shù)據(jù)發(fā)送給患者及其醫(yī)生。
普通醫(yī)用針頭插入皮膚直至血管和神經(jīng)，會引起疼痛和出血，而微針不同，它短且細(xì)，僅穿過皮膚表皮層，并不會引起患者不適。盡管它不長，但其結(jié)合FET可用于監(jiān)測人體重要的生理指標(biāo)——利用它觸及皮膚表層下的組織液，再通過FET測量不同的生物和化學(xué)成分，例如鈉、葡萄糖和pH值水平，并通過云和物聯(lián)網(wǎng)（IoT）將數(shù)據(jù)無線傳輸給患者及其醫(yī)生。這種持續(xù)監(jiān)測可以盡早發(fā)現(xiàn)各種生理疾病，對于疾病預(yù)防和其它并發(fā)癥（如心臟和腎臟疾病、傳染病等）預(yù)防至關(guān)重要。該方法避免了常規(guī)診斷的需求，如目前在診所進行的血常規(guī)檢查，血常規(guī)檢查對患者來說非常痛苦，并且無法即時獲取結(jié)果，也無法在線查詢。
這款生物傳感器系統(tǒng)可監(jiān)測高鈉血癥和低鈉血癥，這兩種疾病都與血液中的鈉含量有關(guān)。高鈉血癥是由于血清中鈉含量過高引起的，而低鈉血癥則是由于血清中鈉含量太低導(dǎo)致。它們都會影響神經(jīng)系統(tǒng)功能，并導(dǎo)致昏迷和意識喪失等狀況，因此，早期監(jiān)測血清鈉含量可起到預(yù)防作用。鈉是血細(xì)胞和血液中的一種必需元素，在神經(jīng)系統(tǒng)的信號傳遞以及其它生物功能中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
“為了使這項技術(shù)能更好地應(yīng)用于日常生活，我們開發(fā)了一種獨特的‘創(chuàng)可貼’，該創(chuàng)可貼由一種柔韌的聚合物制成，可以隨皮膚伸展和收縮，因此不會妨礙人們的日?；顒?。對我們來說，關(guān)鍵點是每個人都可以使用這款基于可穿戴微針的生物傳感器貼片，我們確保該系統(tǒng)采用相對便宜的材料，所以最終的產(chǎn)品也不會很貴。不管在家中還是診所都可利用該技術(shù)診斷疾病和進行持續(xù)性生理監(jiān)測，該技術(shù)在這方面是一個巨大的飛躍。”Hossam Haick教授解釋說。
Hossam Haick教授是以色列理工學(xué)院納米材料設(shè)備實驗室（Nanomaterials-Based Devices Laboratories）的負(fù)責(zé)人，也是認(rèn)證研究主任（Dean of Certification Studies），同時是納米電子學(xué)、智能傳感和其它醫(yī)療應(yīng)用等多個領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，其中一些領(lǐng)域的研究已可以滿足發(fā)展中國家的需求。鄭友斌博士在中國蘭州大學(xué)完成學(xué)業(yè)，來到Hossam Haick教授的實驗室做博士后。Rawan Omar目前是Hossam Haick教授實驗室的博士生，也是Ariane de Rothschild女性博士項目（Ariane de Rothschild Women Doctoral Program）的研究員，該項目支持優(yōu)秀的女博士生融入學(xué)術(shù)界或擔(dān)任以色列社會的關(guān)鍵職位。該項研究由Rawan Omar與中國中山大學(xué)第八附屬醫(yī)院的袁苗苗教授和張榮軍教授合作進行。
一個多世紀(jì)以來，以色列理工學(xué)院是科學(xué)和技術(shù)教育領(lǐng)域的先驅(qū)，在全球具有很大的影響力。以色列理工學(xué)院是一所全球性大學(xué)，該校長期以來通過跨境合作推進突破性研究和技術(shù)。以色列理工學(xué)院目前在三個國家設(shè)有分支機構(gòu)，將為成為下一代全球創(chuàng)新者做好準(zhǔn)備。以色列理工學(xué)院的人才、思想和發(fā)明為世界做出了不可估量的貢獻(xiàn)，從癌癥研究、可持續(xù)能源到量子計算和計算機科學(xué)等領(lǐng)域進行創(chuàng)新，為全球帶來福祉。
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