美科學(xué)家打造數(shù)字紋身 監(jiān)視糖尿病患者血液

據(jù)美國《連線》雜志報道，哈雷騎士和叛逆少年都喜歡用紋身彰顯自己的個性?，F(xiàn)在，紋身家族又出現(xiàn)一個新成員——“數(shù)字紋身”，能夠?yàn)樘悄虿』颊邘ジＲ簟啄旰?，糖尿病患者便可能紋上數(shù)字紋身，這種紋身能夠與iPhone通訊，用于監(jiān)視他們的血液。這種紋身并不像常見的臂帶和漢字紋身那樣使用染料，而是采用納米傳感器，能夠在iPhone 4攝像頭的幫助下讀取佩戴者血液中的鈉、葡萄糖甚至于酒精的水平。

美國東北大學(xué)制藥學(xué)助理教授希瑟·克拉克博士領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)皮下傳感器研究。克拉克表示，在參加于佛蒙特州舉行的馬拉松比賽時，她意識到可佩戴的實(shí)時健康監(jiān)視設(shè)備的種種益處。如果具有經(jīng)濟(jì)可承受性，這種無線裝置便可進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)并投放消費(fèi)市場。在這些可佩戴的裝置幫助下，患者在任何時候都可了解自己需要服用何種藥物。她在提到此次馬拉松比賽時說：“我不知道應(yīng)該喝多少水，何時喝水或者是否可以喝給他力（一種運(yùn)動飲料）?！?SPAN lang=EN-US>

如果采用克拉克研發(fā)的這項(xiàng)技術(shù)，刺破手指提取血樣進(jìn)行檢測的痛苦經(jīng)歷將成為過去。紋上數(shù)字紋身后，患者只需借助iPhone便可監(jiān)視血液。東北大學(xué)生物工程學(xué)系研究生馬特·杜巴赫定制了一部iPhone，可讀取皮下納米傳感器發(fā)出的光線，收集和輸出數(shù)據(jù)。

數(shù)字紋身具體是指植入皮膚下的一個100納米寬的傳感器陣列，就像紋身染料一樣。傳感器封裝在一種油劑中，確保整個裝置聚集在一起。在這個植入物內(nèi)，確定的納米顆粒只與特定的血液成分結(jié)合，例如鈉和葡萄糖。在一種添加劑的作用下，納米顆粒并不帶電，目標(biāo)的存在導(dǎo)致其釋放離子，離子以變化的熒光形式呈現(xiàn)。在《整合生物學(xué)》雜志上，研究人員詳細(xì)描述了這一過程。

杜巴赫設(shè)計的iPhone 4附加裝置利用手機(jī)攝影頭讀取顏色變化，而后將結(jié)果轉(zhuǎn)換成可以計量的數(shù)據(jù)。環(huán)繞鏡頭的一個塑料環(huán)用于阻擋周圍光線，一個電池驅(qū)動的藍(lán)色LED燈發(fā)出的光與傳感器發(fā)出的光形成對比。軟件利用iPhone攝像頭的內(nèi)置RGB過濾器處理傳感器反射的光線。

之所以選擇藍(lán)色LED燈的原因在于：最初進(jìn)行的測試顯示，其他顏色的光線受到iPhone內(nèi)置光學(xué)過濾器的阻礙，藍(lán)光則可利用iPhone的內(nèi)置RGB過濾器準(zhǔn)確處理數(shù)據(jù)。藍(lán)色LED燈由手機(jī)上的一塊9伏電池驅(qū)動，與傳感器的紅移熒光配合工作，紅光能夠穿過皮膚。目前，iPhone收集的數(shù)據(jù)仍需要一臺輔助機(jī)器進(jìn)行處理，但杜巴赫表示使用iPhone完成所有工作將在不遠(yuǎn)的將來成為現(xiàn)實(shí)，相關(guān)程序也已在研發(fā)之中。

克拉克希望納米顆粒與智能手機(jī)相配合，完成一臺臨床用分析儀所能完成的所有工作，這是在個體化醫(yī)療道路上邁出的重要一步。如果成為現(xiàn)實(shí)，糖尿病患者和運(yùn)動員無需借助大型而昂貴的醫(yī)療設(shè)備便可自行進(jìn)行檢測，獲取相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。目前，數(shù)字紋身測試仍處在早期階段，尚未進(jìn)行人體測試。老鼠實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示這項(xiàng)技術(shù)擁有發(fā)展前景。值得一提的是，老鼠的皮膚比人類薄。