采用纳米传感器“刺青”和改装的iPhone,骑自行车的人可以密切监测钠含量,以防止脱水,贫血患者可以跟踪监测他们的血氧水平。
希瑟•克拉克(Heather Clark)是东北大学(Northeastern University)药学部教授,他正在领导一个团队,努力要做到这一点。这个团队开始是要注射一种溶液,溶液中包含精心挑选的纳米粒子,就注射到皮肤内。这不会留下明显的痕迹,但纳米粒子发出荧光时,就是接触到了目标分子,如钠或葡萄糖。一部改装的iPhone随后就可跟踪监测变化亮度的荧光,这种亮度表明一定含量的钠或葡萄糖存在。上周,克拉克介绍了这项工作,是在哈佛医学院(Harvard Medical School)的波士顿生物新方法会议(BioMethods Boston conference)上介绍的。
这种刺青最初设计出来,是作为一种方法,以避免刺破手指放血(finger-prick bloodletting),手指放血是标准技术,用于测量糖尿病患者的血糖水平(glucose levels)。但克拉克说,除了葡萄糖和钠以外,它们可以用来跟踪监测许多项目,这就提供了一种更简单,更少痛苦,而又更准确的方法,可以为许多人跟踪监测许多重要的生物指标。
“我认为,毫无疑问,这项技术会流行,”吉姆•布恩(Jim Burns)说,他是健赞公司(Genzyme)药物和生物医学研发部负责人。
克拉克研究小组开发的刺青,包含120纳米宽的聚合物纳米微滴(nanodroplets),这种微滴是由荧光染料组成,是特化的传感分子,根据设计可以键合特定的化学物质,以及一个电荷中和的分子。
一旦进入皮肤,这种传感分子就会吸引它们的目标,因为它们有相反的电荷。一旦目标化学物质被采集到,这种传感器就被迫释放离子,以保持整体的电中性,这就会改变刺青的荧光,在它被光照射时就会这样。有更多的目标分子在病人体内,就会有更多的分子键合到传感器,也就会有更多的荧光变化。
最初的阅读器是一个大的盒式设备。克拉克的一个研究生,马特•杜巴奇(Matt Dubach)改进了这一点,他做了一个改装的iPhone盒,可以用任何iPhone读取这种刺青。
这是它的工作原理:一个盒子套在iPhone上,盒子上有一个9伏的电池和一个过滤器,过滤器适配iPhone的摄像头,一组三个LED产生的光是属于可见光谱部分。这种光会使刺青发出荧光。一个滤光透镜随后放置在iPhone的摄像头上。这就会过滤LED发出的光,但不会过滤刺青发出的光。该设备被压到皮肤上,以防止外界光线干扰。
杜拉奇和克拉克希望创造一个iPhone应用程序,很便捷地测量和记录钠含量。目前,iPhone只能拍摄荧光图像,研究人员随后传到计算机上进行分析。他们也希望,让阅读器利用iPhone本身的电源,而不是用电池。
克拉克正在努力扩大自己的技术,从葡萄糖和钠,到包括广泛的潜在目标。“比方说,你有一种药物,只有非常狭窄的治疗范围,”她说。今天,“你必须尝试(配药),看看会发生什么。”她说,她的纳米传感器,相比之下,可以让人们监测给定药物的含量,是在他们血液中的实时监测,从而实现更准确的配药剂量。
研究人员希望,能很快测量溶解的气体,如氮气和氧气,在血液中的情况,这可作为一种方法,用以检查呼吸和肺功能。它们可以跟踪监测的东西更多,将会出现的应用就更多,克拉克说。
iPhone监测血糖含量
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