找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 1544|回复: 0

[材料资讯] 彭慧胜-孙雪梅课题组Nature Biomedical Engineering:纤维生物电子学领域取得新进展

[复制链接]

28

主题

92

帖子

122

积分

注册会员

Rank: 2

积分
122
发表于 2019-11-15 07:00:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
复旦大学高分子科学系彭慧胜-孙雪梅团队提出并发展得到一种可注射的纤维状生物传感器。这类新型纤维状生物传感器具有稳定的电化学性能、与组织相匹配的力学性能、优异的生物相容性和生物整合性,能够实现对体内多种化学物质进行长期、实时监测。10月28日,该项研究成果以“Functionalized helical fibre bundles of carbon nanotubes as electrochemical sensors for long-term in vivo monitoring of multiple disease biomarkers”(螺旋碳纳米管纤维电化学传感器实现了多种疾病标记物的长期体内监测)为题,在线发表于《自然-生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志。

多级螺旋碳纳米管纤维

多级螺旋碳纳米管纤维
       随着医疗技术的发展和疾病防治重视程度的提高,个人生理信息的实时监测及其带来的个体化医疗受到关注。而电化学生物传感器是一类可以将化学信号转化成电信号的装置,可用于检测特定化学物质的信号,在可穿戴医疗等领域有着广泛应用。
       然而,不论是现有的体外电化学传感器还是植入式传感器都存在一定的应用限制。据介绍,现有的体外电化学传感器多将汗液、尿液作检测媒介。由于这些媒介不能连续存在,成分单一且检测不准确,往往会限制监测的连续性、准确性和多元化。相较而言,尽管现有的可植入式传感器以体液作媒介,可以准确、实时检测人体中的生理信号,为人们提供及时的健康信息,却也仍会有因其材料本身模量大,而存在的刚性器件和柔软组织间的重复机械损伤问题。另外,现有植入式器件基于二维平面结构设计,植入方法主要基于传统手术,很难实现微创的植入,导致难以和组织形成稳定界面,无法实现长期和准确的检测,亦会影响到信号采集和生物安全。
       面对上述问题,彭慧胜-孙雪梅团队在我校生命科学学院俞洪波团队和航空航天系徐凡团队的紧密合作下,通过仿生肌肉结构的方法,设计了具有多级螺旋结构的纤维状电化学传感器。团队通过力学模拟和纳米压痕实验证明碳纳米管纤维相对传统的植入材料如金丝或聚二甲基硅氧烷等具有更低的弯曲内应力,且其抗弯刚度相对于其他传统植入材料更接近柔软的组织,并借鉴传统静脉注射方法,利用与纤维一维结构相适应的注射方法,将纤维状传感器准确植入至目标区域,纤维在体外的形态类似于动物毛发贴附在皮肤表面。通过细胞实验及组织切片,该纤维在注射后没有使动物产生炎症反应和疤痕,并且与周围组织结合良好,证明了纤维传感器具有优异的生物相容性和生物整合性。
       生物体内的化学物质种类繁多且分布不均,为满足实际检测的需求,研究团队还设计了具有轴向或者径向结构的多级纤维状传感器,分别可以实现在不同位点对同一物质的分布进行检测(如肿瘤中过氧化氢的分布)或者在同一位点对不同种类的化学物质进行检测(如血液中的钙离子和葡萄糖)。以血糖和血钙的检测为例,纤维状传感器可以对血管内钙离子和葡萄糖进行实时监测,得到的结果和商用传统检测方法相比效果良好。
       据介绍,这项工作在生物电子学领域发展出一个新的方向。通过集成电路、蓝牙和相应软件,利用该器件将可远程对生理数据进行实时采集,且器件可以在血管中稳定工作四周。
       复旦大学高分子科学系博士研究生王立媛、解松林,生命科学学院本科生王志远为论文共同第一作者,孙雪梅、徐凡、俞洪波、彭慧胜为共同通讯作者,该研究得到科技部、国家自然科学基金、上海市科委、上海市教委等的资助。


      彭慧胜,复旦大学教授。1999年东华大学高分子材料本科毕业,2003年复旦大学高分子化学与物理硕士毕业,2006年美国Tulane大学化学工程与生物分子工程博士毕业。2006年10月加入美国能源部Los Alamos国家实验室,2008年10月回到复旦大学工作,高分子科学系教授、博导,先进材料实验室PI。主要研究取向碳纳米管/高分子复合材料,发表论文40多篇,包括1篇Nature Nanotechnology、4篇JACS、5篇Angew Chem Int Ed、9篇Adv Mater、1篇PRL、1篇Nano Lett和1篇Chem Soc Rev。研究工作7次被Nature及其子刊以“研究亮点”等采访报道。申请国际国内发明专利共计23项。最近主要奖励与荣誉包括上海高校特聘教授(东方学者,2011年)、复旦大学优秀研究生导师 (2010年) 、美国 Li Foundation Heritage Prize (2010年) 、上海领军人才 (2010年) 、中国化学会青年化学奖(2010年)、中国化学会John Wiley青年化学论文奖 (2009年) 、教育部新世纪优秀人才 (2009年) 等。
       孙雪梅复旦大学高分子科学系副教授,获得上海市青年科技启明星人才项目。2008年本科毕业于华东理工大学高分子材料与工程专业,获工学学士学位,2013年在复旦大学获得高分子化学与物理专业博士学位,毕业后在复旦大学从事博士后研究,2015年通过人才引进加入复旦大学高分子科学系和聚合物分子工程国家重点实验室,担任青年副研究员,2018年1月晋升副教授。近年来在碳纳米管/功能高分子复合材料方面开展了较为系统的研究工作。迄今为止,共发表学术论文50多篇,其中以第一和通讯作者在Nature Protoc.、Nature Rev. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等期刊上发表论文26篇。多篇研究工作被Nature和Nature子刊以研究亮点报道
      

  声明:本网部分文章和图片来源于网络,发布的文章仅用于材料专业知识和市场资讯的交流与分享,不用于任何商业目的。任何个人或组织若对文章版权或其内容的真实性、准确性存有疑义,请第一时间联系我们,我们将及时进行处理。

本帖被以下淘专辑推荐:

回复

使用道具 举报

小黑屋|手机版|Archiver|版权声明|一起进步网 ( 京ICP备14007691号-1

GMT+8, 2024-3-28 22:57 , Processed in 0.089875 second(s), 41 queries .

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表