柔性傳感器在人機交互、醫(yī)療監(jiān)測等方面引起了越來越廣泛的關(guān)注。與體外監(jiān)測相比，體內(nèi)監(jiān)測能提供更準確、更可靠的生命體征信息，為病人提供更精確、更全面的護理。植入式柔性傳感器（IFSs）具有信號讀取能力強、質(zhì)量輕、柔性好、與人體組織相適應(yīng)等獨特優(yōu)勢，在健康監(jiān)測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著個性化健康管理意識的增強和對持續(xù)監(jiān)測人體健康信息的需求，植入式柔性傳感器在臨床治療的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的應(yīng)用中正獲得前所未有的關(guān)注。

近日，南京郵電大學(xué)趙強教授團隊在Advanced Healthcare Materials雜志上發(fā)表了題為“Implantable Flexible Sensors for Health Monitoring”的綜述。該綜述概述了植入式柔性傳感器在生命體征監(jiān)測中的應(yīng)用，強調(diào)了其在體內(nèi)應(yīng)用的基本條件，主要包括傳感器的可拉伸性和無線自供電特性，并特別關(guān)注了可保持優(yōu)異生物安全性（即生物相容性、生物可降解性和生物可吸收性）的傳感材料。此外，該綜述還系統(tǒng)地總結(jié)了植入式柔性傳感器在腦部監(jiān)測、眼部監(jiān)測和血液監(jiān)測方面的應(yīng)用。最后，作者總結(jié)并展望了植入式柔性傳感器在臨床上的應(yīng)用。

隨著醫(yī)療檢測需求的不斷增加，在實際應(yīng)用中對植入式柔性傳感器的要求也越來越苛刻。例如具有與組織兼容的機械可拉伸性，避免感染等損害的絕對生物安全性，能夠在體內(nèi)連續(xù)運行的自供電和無線傳輸，以及合適的尺寸以減少植入手術(shù)造成的創(chuàng)傷和減輕人體疼痛。

圖1 植入式柔性傳感器未來發(fā)展面臨的挑戰(zhàn) ?

植入式柔性傳感器的應(yīng)用

人類大腦的壓力、溫度和神經(jīng)刺激都是值得監(jiān)測的物理和化學(xué)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有利于健康管理和疾病治療，可以準確監(jiān)測基本健康狀況和早期診斷許多疾病。對于侵入性顱內(nèi)監(jiān)測，柔性化學(xué)和電生理傳感器越來越普遍，因為與傳統(tǒng)傳感器相比，它們具有優(yōu)異的靈活性和更好的適合組織，可以防止不必要的損害。

眼壓升高是青光眼的最大危險因素，由于青光眼的進展緩慢且無癥狀，因此早期診斷和治療非常重要，但也具有挑戰(zhàn)性。柔性眼內(nèi)壓監(jiān)測傳感器可以幫助患者監(jiān)測眼壓，以確定青光眼的狀態(tài)。侵入性和非侵入性柔性傳感器是目前用于眼內(nèi)壓跟蹤的兩種主要類型。

圖2 植入式柔性傳感器在大腦與眼部監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用 ?

植入式柔性傳感器血液監(jiān)測的重點是監(jiān)測體內(nèi)各種生化成分（如葡萄糖、乳酸、多巴胺、谷氨酸等），以判斷機體是否異常。多種血液生化成分的改變可能導(dǎo)致糖尿病、呼吸困難、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。由于植入式柔性傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)持續(xù)的血液監(jiān)測，從而快速診斷病變，減輕患者的痛苦，提高生活質(zhì)量。

其它監(jiān)測方面還包括耳蝸、胃腔監(jiān)測、尿道導(dǎo)管壓力監(jiān)測、口腔檢測等，在這些領(lǐng)域，植入式柔性傳感器也有助于長期監(jiān)測的實現(xiàn)。

圖3 植入式柔性傳感器在血液監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用 ?

近年來，植入式柔性傳感器迅速發(fā)展，被用于身體的各個部位，并逐漸從獨立的組成部分演變?yōu)楦叨燃傻钠骷?。然而，柔性電子是一種新興、高度集成化的應(yīng)用技術(shù)，從材料到器件再到應(yīng)用仍處于早期發(fā)展階段。首先，材料種類選擇有限就是一個主要挑戰(zhàn)，既要保證器件的監(jiān)測性能，也要保證器件的可拉伸性與生物安全性。不僅如此，植入式器件的功能還必須解決長壽命的問題。如果成功解決上述問題，植入式柔性傳感器有望實現(xiàn)持續(xù)的健康監(jiān)測和及時的醫(yī)療診斷，增加疾病預(yù)防和治療的希望。

審核編輯：劉清