自供电微针贴片实现无痛免采血生物标志物监测

这种贴片能够无痛收集生物标志物样本，并储存长达24小时，从而实现更快、更便捷、无需采血的健康监测。

研究人员开发出一种自供电微针贴片，可在无需采血、电池或外部设备的情况下收集健康生物标志物样本。在使用合成皮肤进行的概念验证测试中，该贴片成功地在15分钟至24小时不等的时间段内收集了生物标志物。

这项进展可能彻底改变人们在家中或临床环境中监测压力、荷尔蒙及其他健康指标的方式。

采集皮下液体

论文通讯作者迈克尔·丹尼尔（Michael Daniele）表示：“生物标志物是可测量的生物过程指标，能帮助我们监测健康状况和诊断医疗状况。”

“绝大多数传统的生物标志物检测依赖于采集血样。除了令人不适之外，血样也给医疗专业人员和开发者带来了挑战。在检测相关体液之前，你需要去除血小板、红细胞等成分。”

这种贴片利用微针从皮肤表层细胞正下方收集真皮间质液（ISF）。丹尼尔说：“间质液几乎包含血液中发现的所有相同生物标志物。更重要的是，间质液提供了更‘干净’的样本，它简化了生物标志物检测流程。”

该贴片由四层组成：聚合物外壳、凝胶层、纸层以及微针本身。微针在接触间质液时会膨胀。液体通过微针流入储存样本的纸层。凝胶中的甘油产生渗透压，将更多间质液吸入纸层直至饱和。

高效、被动式采集

丹尼尔解释道：“纸层是储存间质液的地方。当你取下贴片时，取出纸条即可分析样本。”

研究人员在两个合成皮肤模型上测试了该贴片。丹尼尔说：“效果很好。贴片最快在15分钟内就能收集到可测量的结果，并且能够储存生物标志物样本至少24小时。”

在概念验证测试中，团队监测了压力生物标志物皮质醇。丹尼尔指出：“这意味着人们可能希望一天内多次监测它，而无需反复采血。”该贴片同样适用于许多其他间质液生物标志物。

这种贴片由廉价材料制成，其中微针是成本最高的组件。丹尼尔说：“采血需要采血管、针头，通常还需要专业采血师。而这个贴片完全不需要这些。”

研究人员已开始进行人体测试，并正在开发用于“读取”纸条的设备。丹尼尔表示：“我们已经开发出一种电子设备，可以‘读取’纸条上的皮质醇水平，并正在为另一种生物标志物研发另一台设备。”

该团队正在寻求行业合作伙伴进行诊断应用和规模化生产。这项发表在《芯片实验室》（Lab on a Chip）期刊上的研究，获得了美国国家科学基金会（NSF）ASSIST中心、北卡罗来纳州立大学互联传感系统研究所（NC State Institute for Connected Sensor-Systems）、校长创新基金（Chancellor’s Innovation Fund）以及美国国家生物医学制造联合会（SEMI-NBMC）的资助。

丹尼尔同时也是致力于微针技术商业化的公司 DermiSense, Inc. 的创始人和高管。

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