“史无前例”的化学传感器检测脑液中的损伤迹象

一种新型传感器已被证明可以快速检测与创伤性脑损伤相关的化学变化Depositphotos

在发生创伤性脑损伤 (TBI) 的情况下，会发生化学变化，这些变化可以作为继发性损伤的前兆，俄亥俄州立大学的科学家们已经展示了一种新的监测装置，可以捕捉到这些警告信号。该团队的微型传感器比人的头发更灵活、更薄，可以戴在大脑上以实时传递这些变化，可能为干预和治疗提供新的途径。

防水生物传感器由一组场效应晶体管组成，当它们感应到脑液中的某些化学物质时，会产生可以从体外采集和分析的电信号。为了保护电子设备免于退化，传感器安装在几百纳米厚的二氧化硅薄膜内。

据该团队称，该传感器具有“前所未有的功能组合”，在监测大脑健康方面提供了一些独特的功能。其中包括检测大脑脑脊液中钾和钠离子水平变化的能力，这是创伤性脑损伤后继发性损伤的迹象之一。

这在一种旨在模拟脑脊液的人工溶液中得到了证明，该装置能够准确检测钾和钠离子水平的变化。在人类血清中测试传感器，该团队还发现它可以可靠地用于监测 pH 水平。

合著者李京华说：“我们想要一种能够持续监测脑组织以检测脑脊液中离子浓度变化的生物传感器。这些变化出现在 TBI 的继发状态，作为脑脊髓损伤的早期预警信号。”病情恶化。”

虽然二氧化硅封装可以在人体中承受数年，但科学家们表示，传感元件可能只能持续几周。这是该团队要解决的最大问题，以及围绕其对人体组织的长期影响以及不同生物标志物之间的“串扰”的未解决问题。他们的目标是在继续对动物模型进行试验之前解决这些问题，并最终对人类受试者进行试验。

“当我们创建生化传感器时，我们希望确保该设备只对我们感兴趣的特定化学物质做出反应，并忽略来自其他生物标志物的串扰，”李说。“这在我们身体这样的复杂系统中很难做到。”

虽然该设备旨在监测创伤性脑损伤时的健康状况，但科学家们表示，它可以适用于监测肽、蛋白质和其他化学物质，有可能用于研究帕金森氏症和阿尔茨海默氏症等慢性疾病。

“我们相信，我们可以通过生物传感器获取和分析健康数据，这对于跟踪长期健康状况以进行早期干预和疾病治疗至关重要，”李说。

该研究发表在《Small 》杂志上。