【醫療藝術】永久性皮膚傳感器將顏色製劑注入皮膚,變色紋身直接反映健康指標。

真知焯見

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德國的一個科學家小組開發出永久性皮膚傳感器,可用作藝術紋身。正如Angewandte Chemie期刊中所詳述的,將比色分析製劑( colorimetric analytic formulation ) 注入皮膚,而不是用紋身墨水。當血液pH值或其他健康指標有變化時,色素沉著的皮膚區域會改變顏色。

一直以來,紋身師將墨水直接放在真皮層(dermis)中,是一層厚約1毫米厚的組織,可以容納神經(nerves)、血管(blood vessels)和毛囊( hair follicles)。紋身針穿刺表皮(epidermis),是最上層的皮膚,然後將顏料釋放到下面的真皮中,顏料永久地把皮膚染色。

那是一個新概念,因為紋身被用作進行診斷,而不是用於美容方面。在德國慕尼黑技術大學(Technical University of Munich)工作的研究員Ali K. Yetisen和他的同事們認為這種技術可能有助於將傳感器配方放置在身體的某些部位,在那裡他們可以直接記錄代謝物質的變化,不再有任何空間距離或時間延遲。

研究人員隨後確定並調整了三種比色化學傳感器,這些傳感器可響應生物標記產生顏色變化。第一個傳感器是一個相當簡單的pH指示劑,由甲基紅(methyl red,)、,溴百里酚藍(bromothymol blue)和酚酞(phenolphthalein)染料組成。如果注射到模型皮膚貼片(一塊豬皮膚),而當pH從5調整到9,所得紋身會從黃色變為藍色。

photo from wiley

另外兩個傳感器探測了葡萄糖(glucose)和白蛋白(albumin)的水平。白蛋白是血液中的載體和轉運蛋白。體內高葡萄糖水平可能表明糖尿病功能障礙(diabetic dysfunction),而白蛋白水平下降可能表明肝臟或腎臟衰竭(liver or kidney failure)。葡萄糖傳感器由葡萄糖氧化酶(glucose oxidase)和過氧化物酶(peroxidase)的酶促反應組成,其取決於葡萄糖濃度,導致有機顏料的結構變化,以及黃色至深綠色的變化。白蛋白傳感器基於黃色染料,與白蛋白蛋白結合後變為綠色。

然後科學家們將幾個傳感器紋身應用到豬皮上。當pH、葡萄糖或白蛋白濃度有所改變時,該區域的顏色相應地改變。他們通過簡單的智能手機相機和應用程序評估顏色來量化這些可見效果。

作者聲稱,這種傳感器紋身使用方法簡單、低成本的技術,對患者進行永久性監測。隨著合適的比色傳感器的發展,該技術還可以擴展到記錄電解質(electrolyte)和病原體(pathogen)濃度或患者的脫水(dehydration)水平。進一步的研究將探討紋身圖案是否可以應用於診斷設置。

Source: Angewandte Chemie International Edition 

Text by Medical Inspire

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