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实时追踪人类健康“头号杀手”心血管疾病 南理工取得新突破

2019-10-10 15:09:59 我要播报

龙虎网讯(通讯员 南黎 记者 袁健)用一块特殊的力-电转换生物材料,制成一个厚度仅有200微米的柔性传感器(正常血管厚度的十分之一),包裹在血管或者心脏周围。就能在外面的设备上清晰记录心血管系统在血栓形成初期、中期和末期的全身血液压力的细微变化,同时更精确、实时地反映病变位置在发病初期由于组织和细胞异化所造成的心血管壁外压力的微小差异。

这是一种通过监测心血管壁外微应力变化构建的心血管疾病超前预测和术后实时追踪的新方法。这种新方法由南京理工大学化工学院冯章启教授课题组提供。目前,该课题组取得阶段性技术突破,并已完成动物临床医学评价。相关研究近期发表在国际纳米技术和纳米器件领域顶级期刊《ACS Nano》(中文译名:《美国化学学会-纳米材料与器件》)上。

据了解,心血管疾病是威胁人类健康的“头号杀手”,心血管疾病的“超前预测”和“术后实时追踪”是临床有效诊断此类疾病的关键所在,特别是针对需要血管肿瘤切除、心脏内支架、瓣膜,血管置换和血管内支架等重症心血管疾病患者。然而,现行的各类分子筛查和影像学技术由于缺乏精准的特异性识别功能,使心血管疾病的超前预测和实时追踪成为临床诊疗的世界性技术难题。

为此,长期致力于生物电子材料与纳米器件开发的南理工化工学院冯章启教授课题组,首创了一种具有高效生物力-电转换性能的柔性纳米纤维材料,该材料含有丰富的力-电转换偶极子,在仅1千帕斯的微压强作用下即可产生1154 V/cm3的电压,并具备优异的稳定性、敏感性以及生物相容性。

据此,该课题组设计制造了一种柔性的植入式压力传感器,并将该传感器植入到实验动物(成年猪)体内的外周血管和心脏部位,其不仅清晰记录了心血管系统在血栓形成初期、中期和末期的全身血液压力的细微变化,同时输出的压力信号更精确、实时地反映了病变位置在发病初期由于组织和细胞异化所造成的心血管壁外压力的微小差异。

这一功能的实现为心血管疾病的超前预测和术后实时追踪提供了临床研究的成功典范。未来,该柔性传感器可伴随心血管手术一同植入体内,通过无线信号发射器的引入,病人和医护人员即可在手机等客户端对患者的心血管系统的病变情况进行实时追踪和诊断。同时,这一超灵敏柔性植入式压力传感器的成功研制也为体内微应力的精准检测提供了可参考的新方法,对临床实时、精准测量脑颅压、肾脏压、眼压等具有极大的技术推动作用。

该研究获得国家自然科学基金以及江苏省自然科学基金的支持。该研究在该校化工学院冯章启、董伟指导下完成,李通博士作为第一作者具体实施了该研究。东南大学生物电子学国家重点实验室、东部战区总医院、美国阿克伦大学(The University of Akron)作为协作单位协助完成了动物临床医学评价。

来源:龙虎网  编辑:袁健

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