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未来可能人人纹身 却没人带智能手机出门
浏览: 发布日期:2019-10-16

尽管存在争议,如今纹身确实逐渐成了一种时尚,甚至是一种艺术。但如果告诉你,你的纹身未来除了好看之外,还能监测血糖、心脏、肾脏等多项身体数据,你相信吗?

  或许你和我一样,会联想到想到‘女版乔布斯’伊丽莎白·霍姆斯那个靠指尖采血就能完成 300 多项血液检测项目的硅谷惊天骗局。

  但纹身形态的健康监测设备已经不再是一个科幻的概念,而是一个可以实现的事情。用电子皮肤取代现有的可穿戴设备,甚至是智能手机,也是很多科学家正在努力的方向,并且已经有了一些令人兴奋的突破。

  从纹身颜色变化监测健康,是怎么做到的?

  最近德国科学家开发出一种特殊的‘纹身墨水’,能够随着人体内的葡萄糖、白蛋白和 PH 值的变化而改变颜色,而这些颜色的变化可以让患者和医生实时监测糖尿病和肾脏疾病等慢性疾病的情况。

  这项研究由德国慕尼黑工业大学的化学工程师 Ali Yetisen 主导,根据其在权威期刊《应用化学》(Angewandte Chemie)上发表的论文,这种墨水刺入皮肤的方式和一般纹身墨水十分相似,但配方成分却有很大不同。

  研究人员表示这是一种将纹身艺术和生物比色传感器结合的技术。一般的纹身是将墨水直接注入真皮层,让色素永久附着在皮肤。而科学家是将三种配方不同的的比色传感器注入皮肤,这部分皮肤会在 PH 值等生物指标改变时改变颜色。

  每一种传感器负责监测一个生物指标,由于配方不同,颜色的改变也有所不同。

  当身体的 PH 值由酸性变为碱性时,纹身会由黄色变成蓝色。监测白蛋白的的传感器本身是一种黄色染料,一旦和白蛋白结合就会变绿。而血糖升高纹身就从从黄色变为深绿色。

  为什么要选取这三个指标进行监测?研究人员表示这是因为这是人体中很多问题往往都会通过这几个指标反馈出来。高血糖会导致糖尿病,而白蛋白水平下降则可能意味着肝肾功能衰竭,酸碱度过高也会引发酸中毒和碱中毒。

  为了方便患者和医生第一时间读懂这些纹身颜色变化的含义,研究人员专门开发了一个 app。只要用手机拍下纹身,app 就能分析对应的健康指标情况。

  目前研究人员已经将‘变色纹身’在猪皮上测试成功,不过还没在人体测试。研究人员下一步计划是测试活体动物的效果,看看是否会引起一些不良反应。

  比起现有的健康监测方式,这种技术的优势在于可以将传感器直接放入身体的特定位置,实时记录代谢物质的变化,不受空间和时间的限制。

  Ali Yetisen 认为这种‘变色纹身’能以一种简单、低成本的技术对患者进行永久监测,随着比色生物传感器的发展,监测的指标未来还可以扩展到记录电解质、病原体浓度,或病人的脱水程度等。

▲图片来自:MIT Media Lab

  其实早在两年前,麻省理工学院就曾发表过‘变色纹身’研究,同样是用三种纳米级的生物传感器代替纹身墨水注入皮下,能监测 PH 值。血糖浓度和钠浓度,还发布了将‘变色纹身’纹在手上的视频,但这只是个概念视频。

  尽管这种技术还需要经过更多的测试才有望真正进入市场,但这几年基于生物传感器的纹身式电子皮肤,已经取得了不少突破,甚至有望实现大规模量产。

  电子纹身的发展,可能比你想象的要快

  除了‘变色纹身’,还有更多采用类皮肤柔性传感器的电子纹身(Electronic Tattoo)。这些电子纹身的吸引力不止是可以不间断监测,还有不需要扎针,实现无创监测。

  2017 年清华大学团队在《科学进展》(Science Advances)期刊上发表的一项研究,展示了一种新的无创血糖监测方式,用一个类似纹身贴纸的设备完成血糖监测,无需扎破手指。

▲ 无创血糖测量方法示意图和实验图

  它通过反离子电渗透技术,对皮肤表面施加微小的电场,利用产生的离子流让皮下组织液的血糖定向渗透到皮肤表面,最后通过 3.8 微米厚的超薄柔性生物传感器件进行高精度测量。

  这项技术的突破在于,将复杂的监测系统集成都一个只有 3.8 微米厚的类皮肤柔性生物传感器上,这涉及力学、材料、化学、生物化学、电子等多个学科的交叉应用。

▲类皮肤生物传感器及结构示意图。
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