手术室的科技革新：科学家揭示实时手术监测新工具

想象一下，一位外科医生正在进行一场复杂的手术，能够从手术刀获得即时的生化反馈，而不是来自走廊另一头的实验室。得益于布拉格化学与技术大学（UCT Prague）的研究人员，这个愿景现在离现实又近了一步。

由泽德尼克·索费尔教授领导的团队开发并验证了“刀上的实验室”概念，这是一种带有诊断传感器的外科工具。他们的研究成果已在期刊分析化学上发表。

这一创新解决了外科手术中的一个关键挑战：样本采集与实验室结果之间的时间滞后。在侵入性手术中，患者的生化特征可能会迅速变化，但传统的检测方法过于缓慢，无法提供即时、明智决策所需的实时数据。

研究团队创造了一种可一次性使用的紧凑型电化学传感器，该传感器完全采用3D打印技术，且无缝集成在标准医疗手术刀把手中。设计的巧妙之处在于简单和易于获取。团队使用一台常见的桌面型3D打印机，用一种特殊的材料制造了多层传感器，这种材料将聚乳酸（生物塑料）与导电碳纳米材料结合在一起，使得该设备能够进行复杂的电化学分析。

为了验证他们的概念，研究人员测试了手术刀具检测肾上腺素（肾上腺素）的能力，这是一种关键的激素，能反映压力，通常在手术中会使用。其性能表现非常卓越：传感器仅需一滴50微升的样本就能检测到低至130纳摩尔（nM）的浓度进行全面分析，这在生物液体有限的情况下是一个至关重要的优势。

此外，在使用人工血液样本的研究中，该设备表现出高达91%到105%的精确度。值得一提的是，每个一次性传感器的生产成本大约为0.40欧元，这使得它在无菌环境中非常实用且易于扩展。

刀片实验室检测不仅仅是一个巧妙的设备；它代表了向手术室内的即时检测（PoC）诊断转变。通过消除外部实验室检测的延迟，这项技术可以让临床医生实时监测患者的状况。

“在关键手术中，等待实验室报告是一种奢侈，”索弗教授解释道。“我们的目标是创造一个多功能工具，尽量减少手术室里的仪器数量，最大化外科医生能获取的可操作信息。这项研究表明这是可行的。”

这项技术的未来应用广泛。进一步的发展可能使得可以直接在组织中即时监测关键代谢物、离子及 pH 值，从而在肿瘤学和急救手术中增强决策能力，尤其是在每一秒都至关重要的情况下。这也为机器人辅助手术的整合铺平了道路，使机器人平台能够根据患者的实时生化信息调整其行动，开启“智能”手术环境的新纪元。

虽然这目前仍然只是一个概念验证，但研究确认可以利用广泛可用的技术创建先进的功能性诊断工具，为新一代智能手术器械的诞生铺平道路，这些器械有望让手术变得比以往任何时候都更安全、更灵活。

更多信息： Anastasios V. Papavasileiou 等，刀上的实验室医疗工具：一种结合一次性全3D打印的电化学电池的医疗工具，促进手术室内的滴定体积化学分析，期刊《分析化学》（2025）。 DOI: 10.1021/acs.analchem.5c00599