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一枚貼片同時追蹤血清素與葡萄糖:微針感測走進活動中的身體
無電池無線微針在自由活動大鼠身上連續運作12小時,記錄壓力、進食與晝夜節律相關的分子波動;從動物實驗走向人體監測,仍有準確性、耐久性與臨床意義等關卡。
多數健康穿戴裝置看見的是心跳、體溫與動作,真正參與調節生理的分子變化卻仍藏在皮膚之下。刊登於《Nature Nanotechnology》的研究提出一款無電池無線微針貼片,可同時追蹤血清素與葡萄糖,嘗試把分子監測帶出實驗室,放進動物自由活動的日常情境。
貼片以微針接觸真皮間質液,避開反覆抽血,也不必完全植入體內。血清素由適體感測器辨識,葡萄糖則由酵素感測器測量,再透過無線電子元件讀取訊號。研究團隊在自由活動的大鼠身上連續監測12小時,捕捉到與急性壓力、進食及晝夜變化相伴的分子波動。
這項工作的核心不只是把感測器縮小,而是處理移動造成的干擾。皮膚彎曲、拉伸或受壓時,微針與組織的接觸容易改變,使電化學訊號漂移。研究者以固定環與壓縮結構將感測區和皮膚形變機械解耦;在活體大鼠的壓縮、彎折測試,以及離體皮膚的振動測試中,這種設計比單純使用醫療膠帶固定更能維持穩定接觸。
製造方法也瞄準精密度與量產之間的落差。團隊先用雙光子聚合製作高解析母模,再以超音波輔助模塑複製尖端寬約430奈米、表面具有階層微結構的微針。奈米結構金與鉑電極分別提高電流訊號與有效電化學表面積,讓單根微針也能進行感測。
不過,這些結果尚不能等同於可供人使用的健康貼片。研究仍屬大鼠實驗,12小時資料不足以回答數天或數週配戴時的訊號漂移、生物沾附、皮膚反應與感測器校正問題。間質液中的血清素也不等於腦內血清素;目前觀察到的是它與壓力或晝夜節律同步變動,不能據此把讀值直接解釋為情緒或精神狀態。
若後續人體研究能確認量測值與血液或臨床指標的關係,這類多重分子貼片或可補上現有連續血糖監測以外的資訊,協助研究代謝、壓力反應與荷爾蒙訊號如何在真實生活中交互變化。眼前更準確的定位,則是一個兼顧製造、活動耐受性與多重感測的前臨床平台,而非已可用於診斷或個人健康判讀的產品。