實(shí)時(shí)追蹤人類(lèi)心血管疾病健康的柔性傳感器

 心血管疾病是威脅人類(lèi)健康的“頭號(hào)殺手”，心血管疾病的“超前預(yù)測(cè)”和“術(shù)后實(shí)時(shí)追蹤”是臨床有效診斷此類(lèi)疾病的關(guān)鍵所在，特別是針對(duì)需要血管腫瘤切除、心臟內(nèi)支架、瓣膜，血管置換和血管內(nèi)支架等重癥心血管疾病患者。然而，現(xiàn)行的各類(lèi)分子篩查和影像學(xué)技術(shù)由于缺乏精準(zhǔn)的特異性識(shí)別功能，使心血管疾病的超前預(yù)測(cè)和實(shí)時(shí)追蹤成為臨床診療的世界性技術(shù)難題。

用一塊特殊的力-電轉(zhuǎn)換生物材料，制成一個(gè)厚度200微米的柔性傳感器(正常血管厚度的十分之一)，包裹在血管或者心臟周?chē)?，就能清晰記錄血栓不同階段的全身血液壓力的細(xì)微變化，以及心血管壁外壓力的微小差異。記者10日從南京理工大學(xué)獲悉，該校馮章啟教授課題組創(chuàng)造了一種通過(guò)監(jiān)測(cè)心血管壁外微應(yīng)力變化構(gòu)建的心血管疾病超前預(yù)測(cè)和術(shù)后實(shí)時(shí)追蹤的新方法。

目前，該課題組取得階段性技術(shù)突破,并已完成動(dòng)物臨床醫(yī)學(xué)評(píng)價(jià)。相關(guān)研究近期發(fā)表在國(guó)際納米技術(shù)和納米器件領(lǐng)域頂級(jí)期刊《ACS Nano》(《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)-納米材料與器件》)上。

(軟傳感器材料樣品圖)

馮章啟教授課題組，首創(chuàng)了一種具有高效生物力-電轉(zhuǎn)換性能的柔性納米纖維材料，該材料含有豐富的力-電轉(zhuǎn)換偶極子，在僅一千帕斯的微壓強(qiáng)作用下即可產(chǎn)生1154 V/cm3的電壓，并具備優(yōu)異的穩(wěn)定性、敏感性以及生物相容性。

據(jù)此，該課題組設(shè)計(jì)制造了一種柔性的植入式壓力傳感器，并將該傳感器植入到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(成年豬)體內(nèi)的外周血管和心臟部位，其不僅清晰記錄了心血管系統(tǒng)在血栓形成初期、中期和末期的全身血液壓力的細(xì)微變化，同時(shí)輸出的壓力信號(hào)更精確、實(shí)時(shí)地反映了病變位置在發(fā)病初期由于組織和細(xì)胞異化所造成的心血管壁外壓力的微小差異。

未來(lái)，該柔性傳感器可伴隨心血管手術(shù)一同植入體內(nèi)，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射器的引入，病人和醫(yī)護(hù)人員即可在手機(jī)等客戶(hù)端對(duì)患者的心血管系統(tǒng)的病變情況進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤和診斷。這一超靈敏柔性植入式壓力傳感器的成功研制也為體內(nèi)微應(yīng)力的精準(zhǔn)檢測(cè)提供了可參考的新方法，對(duì)臨床實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)測(cè)量腦顱壓、腎臟壓、眼壓等具有極大的技術(shù)推動(dòng)作用。