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美国研发可印刷在松紧带上的化学传感器

2010-06-21 00:00 未知 未知 阅读 0
核心摘要: 美国加州大学圣迭戈分校的研究团队开发出一种可印刷在内衣松紧带上的新型化学传感器,该传感器在机械变形下仍能稳定检测汗液中的生物标志物,如乳酸盐、氧气、去甲肾上腺素和葡萄糖。传感器嵌入逻辑运算生物计算机系统,可自动诊断伤情并释放药物,有望在战场环境中用于士兵生命体征监测和辅助治疗。

美国研究人员开发出一种新型化学传感器,可直接印刷在内衣的松紧带上。即使经过按压、拉伸等机械变形,传感器电极的感应能力仍保持稳定。该传感器有望在战场环境中广泛应用,用于可穿戴设备,不仅可监测士兵的生命体征,还能辅助治疗。

这种“智能内衣”的核心在于,印刷的传感器可嵌入基于逻辑运算的生物计算机系统,用于监测汗液和泪液中的生物标志物,如乳酸盐、氧气、去甲肾上腺素和葡萄糖。系统据此自动诊断士兵的伤情或健康状况变化,并释放定量药物,在救援人员到达前实施治疗。

研究领导者、加州大学圣迭戈分校纳米工程系的约瑟夫·王教授表示,选择内衣松紧带是因为其与皮肤接触最紧密,便于直接监测汗液。实验证实,弯曲、拉伸和按压传感器对其检测过氧化氢和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)的能力影响极小。此外,通过针对特定纺织品基座选择不同的油墨配色和粘度,可优化传感器性能。

2008年,该研究组获得美国野战医院在线检测芯片的重大资助。研究人员解释,乳酸盐、氧气、去甲肾上腺素、葡萄糖等生物标志物作为输入信号,含酶的电极将生物标志物转化为其他酶可识别的产物,进行逻辑运算。电极同时作为转换器,产生0和1序列,揭示伤情并激活智能物质释放药物。

例如,当受伤士兵即将休克时,电极上的酶会感应到乳酸盐、葡萄糖和去甲肾上腺素浓度升高,同时过氧化氢和NADH浓度升高,NAD+浓度降低,逻辑结构输出信号“1,0,1,0”,系统触发预定治疗反应。

研究人员在《分析师》杂志上指出,新传感器的成功表明电极可成为“智能内衣”的一部分,该设备将应用于美国海军研究所研发的“野战医院单芯片”系统,用于监控士兵伤情并提供药物治疗。

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