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AHA专访丨关注新生儿纳米技术及其对母婴的获益

作者:国际循环网   日期:2018/11/27 15:24:37

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纳米技术和材料的发展为医学领域带来新的机遇,AHA 2018大会期间,美国西北大学John Rogers教授在主会场介绍了纳米技术检测在重症加强护理病房(ICU)及其在新生儿中的应用。

  编者按:纳米技术和材料的发展为医学领域带来新的机遇,AHA 2018大会期间,美国西北大学John Rogers教授在主会场介绍了纳米技术检测在重症加强护理病房(ICU)及其在新生儿中的应用。现场,本刊特邀其就相关问题进行了专访。
 
美国西北大学 John Rogers教授
 
  关注新生儿纳米技术
 
  John Rogers教授谈到,其专长是材料科学和电子工程,一直致力于开发具有类似皮肤物理特性的电子设备,无线生物传感器,可直接应用到皮肤上,再现当前在医院中通过基于有线设备完成的各种生命体征和生理检测。传感器用胶带或带子粘附在皮肤上,然后通过外部电子设备的硬连线接口连接。鉴于新生儿皮肤的脆弱性和衰弱患者的健康状况特征,这种技术在新生儿重症监护室(NICU)检测中具有非常吸引人的用途。
 
  通过与新生儿科医生,儿科医生,皮肤科医生和护士合作,在新生儿重症监护病房中调整、改进该技术,以展示新的、侵入性更小和更健康的方法来获得与当前硬连线具有相同质量水平的数据流。目前,John Rogers教授团队研究已纳入70名婴儿,以建立连续24小时手术的可靠性和稳健性,并将其与临床预测进行比较。结果显示,70名婴儿无任何不良事件发生。
 
  纳米设备的皮肤特性
 
  纳米设备特性和物理形式与皮肤相匹配,这些设备的厚度约为25 ?m(人类头发厚度的1/4)。它们由硬质电子材料和柔软的有机硅弹性体基质制成,并采用工程方向设计,创造出与皮肤相匹配的有效机械模量(模量在100千帕范围内)。它是一种硬质丝状结构的蜘蛛网络,以嵌入软硅酮弹性体材料的稀疏布局提供电子和感官功能,提供与皮肤相匹配的机械性能。从机械角度来看,非常薄、非常柔软、具有弯曲和拉伸能力,具有与表皮相似的热性质和质量特性。通过创建类似皮肤的设备,在设备和皮肤之间产生的界面应力更少,并且反过来决定所需粘合强度。通过设备匹配,可消除这些压力,并显著减少对皮肤强粘合剂的需要。降低粘合剂的要求消除了与新生儿皮肤非常脆弱相关的应用和去除相关皮肤损伤的可能性,并且通常可重复使用。
 
  收集数据的方式
 
  传感器的形式相同,设计方面需重现当前临床标准,其中对数据的含义,如何解释以及如何对其采取行动有很多历史性的理解。研究的首要目标是重现当前作为标准护理的所有类型的检测指标。John Rogers教授团队制作的设备消除了连线,并且由于其薄而皮肤般的结构,消除了对皮肤的强粘合剂的需要。事实证明,新设备可提供与婴儿护理相关的各种额外检测功能,但尚未包含在目前研究范围内。此外,还可以测量生理过程的机械声学特征,目前,正在以无线数字形式再现听诊器的功能,可以聆听心音,进行心动描记术,描述婴儿的不安,测量哭闹时间。这一切均是通过婴儿皮肤对新设备的运动进行机械转换来完成。
 
  另外,这一设备以时间同步的方式进行测量,因而可使用安装在远端位置(通常为足部)的装置测量心脏活动,血液氧合和脉搏到达的时间特征,以确定脉搏波速度,其可被校准为收缩压。基于节奏改变,能描述血压变化。目前,仅在使用动脉留置管的情况下进行,基于袖带的血压测量与NICU中的新生儿并不真正兼容。因此,第一个目标是复制;第二个目标是超越并提供新的检测功能,而不会给新生儿带来额外负担,这些设备在应用中将变得更加多样化。
 
  纳米设备如何促进母子关系
 
  大量数据表明,婴儿与父母的皮肤接触对婴儿的健康有深远的治疗效果。目前,用于测量生命体征的设备使得母亲很难从isolette中抱起婴儿,当连线被消除仍能以皮肤状形式具有该测量功能时,很大程度上消除了该障碍。该设备可继续检测婴儿的生命体征,以及与皮肤接触相关的生命体征的变化。进而能以无缝方式量化这种护理的益处,除将婴儿从isolette中抱起之外,不会增加任何额外操作步骤。
 
  传感器在汗液检测中的应用
 
  John Rogers教授谈到,其所研发的很多设备历来专注于传感器和无线电子设备的生物物理检测,从这些传感器的输出中捕获关于生理状态的大量信息。最终,希望获取与生物过程相关的生化信息。最初认为,标准生物流体(血液,间质液)将是一个自然焦点,但它们需侵入性方式来提取。汗液将很有趣,这是一种相对未充分研究的生物流体,可通过完全非侵入性方式获取。现在,已能在皮肤状传感器平台上添加“芯片实验室”微流体技术,实现以非常可控且洁净的方式获取微量汗液。然后,将这些汗液输送到微流体平台内的不同腔室中,并将其存储用于非车载分析,或可插入电化学或比色化学试剂用于原位实时分析汗液中的生物标志物浓度,其中,电解质损失最容易测量。此外,还可测量血糖、尿素、肌酐、皮质醇、重金属、酒精和其他汗液化学成分。
  

版面编辑:张冉  责任编辑:任琳琳



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