水凝胶“智能纹身”:未来健康检测的“晴雨表”

水凝胶“智能纹身”:未来健康检测的“晴雨表”

测试微针贴片时，微针只穿透皮下不到1毫米，不触及神经和血管，因此不会出血，患者也不会感到疼痛。微针作为“墨水”的四种检测剂，可以检测人体葡萄糖、pH值、尿酸和温度，并在被测部位呈现不同的颜色。

近日，来自Xi交通大学生命学院仿生工程与生物力学研究所的研究人员研发出一种由水凝胶微针贴片制成的“智能纹身”，有可能成为未来健康检测的“晴雨表”。该研究成果发表在国际高影响力期刊《先进科学》上，标题为“基于微针贴片的多生理指标监测纹身”。

多年来，血液检验是临床生化分析的金标准，具有准确性高的优点。但血液检测是一种侵入性检测，大大降低了使用者的依从性，影响了长期监测的可行性。因此，迫切需要开发一种能够直接检测体液中相关生物标志物的新型微创传感平台。

水凝胶是一种具有三维网络结构的极亲水性凝胶，能快速吸水并在水中溶胀。日常生活中常见的水凝胶有果冻、芦荟凝胶等。Xi交通大学研究人员开发的“智能纹身”实际上是一种水凝胶微针贴片。

在边长为1.5厘米见方的微针贴片上，有100个由透明质酸制成的微针。这些微针分为四个区域，每个区域的微针都装载了不同的检测试剂。不同的检测试剂相当于“纹身”中使用的“墨水”颜色不同。

当执行微针贴片检测时，贴片可以应用于平坦的皮肤。微针只能穿透皮下不到1毫米，不会触及神经和血管，因此进行微针检测时不会出血或疼痛。微针插入皮肤后，遇到皮肤下的组织液，透明质酸就会溶解。这时，作为“墨水”的四种检测剂就像“猎人”一样，可以在几分钟内快速穿透表皮层，到达真皮层。他们寻找的猎物是人体葡萄糖、pH值、尿酸和温度。很多慢性病都需要这四个指标作为辅助诊断手段。

当不同的试剂分别遇到自己的“猎物”时，就开始了自己的“表演”——。检测酸碱度的试剂会发生酸碱反应，检测葡萄糖和尿酸的试剂会发生氧化还原反应。反应产生的新物质会在皮肤表面呈现出一定的颜色，从而产生“刺青”表皮的效果。温度检测剂主要是感温粉。当温敏粉遇到不同的温度时，颗粒聚集会发生变化，也就是说不同的温度也会呈现出不同的颜色。测试通常在两三分钟内完成，被测试的部位会呈现出四种不同的颜色，就好像纹上了不同的“墨水”。

这时，医生可以通过比较纹身显示的颜色和标准图片卡来判断人体的葡萄糖、酸碱度、尿酸和温度。

目前，研究团队已经对活体兔子进行了pH、葡萄糖、尿酸和体温的检测。实验结果表明，“智能纹身”至少可以监测4天的酸碱度和温度变化。

根据动物实验，使用这种“智能纹身”并未产生明显的皮肤毒性，如皮疹、红肿、水泡或丘疹、裂纹和皮肤增厚，证明其具有良好的生物相容性。“智能纹身”可以实现对各种目标的原位监测，证明了其在健康管理中应用的可行性。