研究人員利用3D打印開發(fā)可通過汗液追蹤疾病的體外監(jiān)測器

2024年6月21日，南極熊獲悉，華盛頓州立大學(xué)研究人員開發(fā)的3D打印可穿戴健康監(jiān)測器可通過汗液追蹤疾病風(fēng)險。這種簡單、非侵入性的體外監(jiān)測技術(shù)，可用來追蹤健康狀況并診斷常見疾病，如糖尿病、痛風(fēng)、腎病或心臟病。

△汗液可以提示潛在的健康狀況

華盛頓州立大學(xué)博士生，論文第一作者Chuchu Chen說：“糖尿病是一個世界性的大問題。我認為3D打印可以改變醫(yī)療保健領(lǐng)域，我想看看我們是否可以將3D打印與疾病檢測方法結(jié)合起來，創(chuàng)造出這樣的設(shè)備?！?br />

△該研究已發(fā)表在《ACS Sensors》雜志上，題目為“用于原位汗液分析和生物標志物檢測的3D打印柔性微流體健康監(jiān)測器”（傳送門）

汗液可以提示潛在的健康狀況

汗液中含有許多重要的代謝物，可以反映健康狀況。與血液采樣不同，汗液采樣非侵入性。例如，汗液中的尿酸水平可以顯示患痛風(fēng)、腎病或心臟病的風(fēng)險；葡萄糖水平可用于監(jiān)測糖尿?。蝗樗崴絼t可顯示運動強度。

西悉尼大學(xué)機械與材料工程學(xué)院助理教授Kaiyan Qiu指出：“出汗率也是人們健康的一個重要參數(shù)和生理指標?！?br />
然而，研究人員指出，汗液中這些化學(xué)物質(zhì)的含量極少，難以測量。盡管已開發(fā)出其它汗液傳感器，但它們復(fù)雜且需要專門設(shè)備和專業(yè)知識制造，同時必須具備柔韌性和伸縮性。

為了驗證這一概念，研究人員采用了3D打印技術(shù)，利用獨特的一體成型制造工藝，制造了一款健康監(jiān)測器。同時，他們利用單原子催化劑和酶促反應(yīng)增強了信號，可以測量低水平的生物標記物。監(jiān)測器上的三個生物傳感器會隨著生化水平的變化而改變顏色。

△3D打印開發(fā)體外監(jiān)測設(shè)備示意

西悉尼大學(xué)機械與材料工程學(xué)院研究教授Annie Du指出：“使用單原子催化劑來提高健康監(jiān)測儀的靈敏度和準確性，這是一個非常新穎的方法。”

3D打印健康監(jiān)測器，由微小的通道組成，用于測量汗液的產(chǎn)出率和生物標志物的濃度。這些微通道是通過3D打印技術(shù)制造的，因此無需額外支撐結(jié)構(gòu)，避免了支撐結(jié)構(gòu)在移除時可能引起的污染問題。

研究人員將志愿者手臂上的監(jiān)測器與實驗室結(jié)果進行比較后發(fā)現(xiàn)，他們的監(jiān)測器能夠準確可靠地測量化學(xué)物質(zhì)的濃度和出汗率。

△3D打印的體外健康監(jiān)測器，具有良好的柔性和拉伸強度

3D打印在疾病監(jiān)測技術(shù)中前景

目前，研究人員僅選擇了三種生物標志物進行測量，未來，他們還可以增加更多的生物標志物，而且這些生物標志物還可以定制。

研究人員目前正在努力進一步改進設(shè)備的設(shè)計和驗證。他們還希望將這項技術(shù)商業(yè)化。西悉尼大學(xué)商業(yè)化辦公室還提交了一份臨時專利申請，以保護與該技術(shù)相關(guān)的知識產(chǎn)權(quán)。

這項工作得到了美國國家科學(xué)基金會、美國疾病控制和預(yù)防中心以及啟動資金的資助。