復旦科學家發明仿生纖維傳感器可即時、準確監測人體健康

11月16日消息，復旦大學科學家研發一種可注射的纖維狀生物傳感器，植入後該傳感器就像毛髮一般附在皮膚表面，纖細柔軟並可以實現對體內多種化學物質的長期、即時監測。

隨着醫療技術的發展，個人生理信息的即時監測及其帶來的個體化醫療受到關注。電化學生物傳感器是一類可以將化學信號轉化成電信號的裝置，可用於監測特定化學物質，在可穿戴醫療等領域有着廣泛應用。

據介紹，現有的可植入式傳感器因其材料本身模量大，存在剛性器件和柔軟組織間的重複機械損傷問題。此外，基於二維平面結構設計的植入式器件很難實現微創植入，導致難以和組織形成穩定界面，無法實現長期準確監測，從而影響到信號採集和生物安全。

復旦大學高分子科學系教授彭慧勝、副教授孫雪梅，生命科學學院教授俞洪波，航空航天系教授徐凡等多學科團隊另闢蹊徑，通過仿生肌肉結構的方法，設計了具有多級螺旋結構的纖維狀電化學傳感器。力學模擬和納米壓痕實驗證明，碳納米管纖維相對傳統的植入材料（金絲、聚二甲基硅氧烷等）具有更低的彎曲內應力，且其抗彎剛度相對於其他傳統植入材料更接近柔軟的組織。同時，團隊利用與纖維一維結構相適應的注射方法，將纖維狀傳感器準確植入至目標區域，纖維在體外的形態類似於動物毛髮貼附在皮膚表面。

隨後的細胞實驗及組織切片表明，纖維狀傳感器在注射後沒有使動物產生炎症反應和疤痕，且與周圍組織結合良好，纖維傳感器具有優異的生物相容性和生物整合性。

據介紹，這項工作在生物電子學領域發展出一個全新方向，通過集成電路、藍牙和相應軟件，纖維狀生物傳感器可遠程對生理數據進行即時採集，且器件可在血管中穩定工作長達4周。