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聚焦!华中科技大学臧剑锋在Nature发表重要研究成果

论论资讯 | 2024-06-06 40799热度

Nature

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Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals

Tang Hanchuan; Yang Yueying; Liu Zhen; Li Wenlong; Zhang Yipeng; Huang Yizhou; Kang Tianyu; Yu Yang; Li Na; Tian Ye; Liu Xurui; Cheng Yifan; Yin Zhouping; Jiang Xiaobing; Chen Xiaodong; Zang Jianfeng

Published:2024-06-01
DOI:10.1038/s41586-024-07334-y

研究背景

在现代医疗领域,对颅内生理信号的直接和精确监测对于诊断损伤、预测病情发展和预防疾病具有至关重要的作用。传统的临床监测设备多采用经皮导线,虽然准确度高,但易引发感染、限制患者活动,并在移除时可能带来手术风险。无线植入设备虽然提供了更大的操作自由度,但仍面临检测范围有限、降解性差和尺寸难以缩小的挑战。因此,开发一种既能有效监测颅内信号又具备良好生物相容性和可降解性的新型传感器,成为当前研究的热点。

研究内容

本研究在《自然》杂志上发表,介绍了一种创新的可注射、生物可降解且无线传输的元结构水凝胶(metagel)传感器,用于超声监测颅内信号。这种传感器尺寸为2×2×2毫米立方体,结合了生物可降解和刺激响应性水凝胶,并包含周期性排列的空气柱,具有特定的声学反射光谱。通过穿刺针植入颅内空间后,metagel传感器能够根据生理环境的变化,引起反射超声波的峰值频率偏移,这些变化可被外部超声探头无线检测。该传感器能独立监测颅内压力、温度、pH值和流速,检测深度可达10厘米,并在18周内几乎完全降解。动物实验结果显示,该传感器在多参数传感性能上与传统的不可降解有线临床标准相当。

研究意义

这项研究的创新之处在于开发了一种新型的可注射、生物可降解的无线超声传感器,它不仅解决了传统有线设备带来的感染和手术风险问题,还克服了现有无线设备在检测范围和生物降解性方面的局限。该传感器的成功研发,为颅内生理信号的精确监测提供了一种安全、有效的新方法,有望在神经外科、重症监护等多个医疗领域得到广泛应用,极大地推动了医疗监测技术的发展。

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