專家發明可穿戴的貼片感應器監測汗水，分析病人對藥物治療的反應

製造一種革命性的生物感測器需要血液、汗水和眼淚。自然還有唾液。

辛辛那提大學教授傑森·海肯菲爾德(JasonHeikenfeld)研究了這些生物液體和其他生物液體的潛力，用微型攜帶型感測器測試人類健康。自然生物技術.

海肯菲爾德在加州大學工程與應用科學學院的新設備實驗室中開發了可穿戴技術。去年，他的實驗室發明了世界上第一個連續檢測裝置，它可以像血液一樣有效地檢測汗液，但以一種非侵入性的方式，而且持續了許多小時。

「最終，可穿戴設備的技術進步受到人類生物學本身的制約，」該研究說。

值得注意的是，在生物感測器和汗液技術領域的許多創新都是在辛辛那提開發的。第一個用於糖尿病的葡萄糖監測儀已在該地區商業化。世界上第一種止汗劑的發明者是辛辛那提的一位醫生，名叫亞伯拉罕·穆爾佩。

海肯菲爾德說：「我們在這個領域有著如此強大的歷史。這真的很吸引人。」

海肯菲爾德把實驗室的成功歸功於他的團隊的辛勤工作。

海肯菲爾德說：「我們在這方面走得又遠又快。」「我們與某一類型的學生產生共鳴。就像我們在加州大學有出色的教員一樣，如果我們這裡沒有才華的學生，這種技術就不會存在。我們只是在理論上談論潛力。」

在.。自然文章指出，海肯菲爾德在測試人類健康時發現了四次新發現。首先，醫生開始抽取血液並將血液運往實驗室，這是一種侵入性的、耗時的、勞動密集的過程，患者至今仍在接受這一過程。

從20世紀80年代開始，研究人員，包括開創性的UC工程學教授Chong Ahn，開發了點護理實驗室測試，使醫生能夠立即獲得結果。醫生們不需要把樣本送到實驗室，而是可以使用微小的自給設備自行測試樣本。

「安博士一直站在研發這些護理設備的前沿，」海肯菲爾德說。

現在，海肯菲爾德說，我們正處於第三波-持續的健康監測和可穿戴設備，就像加州大學開發的那樣。這些數據會隨著時間的推移提供數據，這樣醫生就可以跟蹤健康趨勢，而不是依賴於單次血液測試所提供的快照。

「這是超級強大，因為它告訴我，我正在好轉嗎？我正在變得更糟嗎？」海肯菲爾德說。

他說，最終，該領域將看到植入體內的設備用於長期診斷或監測。但首先，研究人員必須製造出可靠的感測器，在更長的時間內提供準確的信息。

「這是最大的挑戰，」海肯菲爾德說。「感測器本身是化學反應的，所以它們不能持久。」

在檢查了唾液、眼淚和間質液的使用後，海肯菲爾德在自然第一條汗液最有希望進行無創檢測，因為它提供了與血液相似的信息，而且它的分泌速度可以被控制和測量。

在他位於加州大學的新設備實驗室中，海肯菲爾德和他的學生們一直在一個可穿戴的貼片上發明新的感應器，這種感應器的尺寸相當於創可貼的大小，即使病人處於涼爽和休息狀態時也能刺激感測器測量特定的分析，醫生可以用這些分析來確定病人對藥物治療的反應。

海肯菲爾德說，感測器可以量身定做，測量從藥物到荷爾蒙到脫水的任何東西。

去年，該實驗室發明了世界上第一個連續監測感測器，它可以記錄幾代醫生在血液中檢測到的汗液中的健康信息。這一里程碑意義非凡，因為連續感測器可以讓醫生跟蹤一段時間的健康狀況，看看病人的病情是好轉還是惡化。他們可以一種非侵入性的方式，在皮膚上塗上一小塊，每次刺激汗液長達24小時。

海肯菲爾德說：「這是聖杯。我們第一次可以展示血液數據；這是汗液數據-它們一起工作得很好。」

海肯菲爾德和他的學生在12月的「晶元實驗室」雜誌上發表了他們最新的實驗結果。UC的研究跟蹤了實驗對象如何代謝乙醇。這項研究得出的結論是，汗水提供了幾乎與血液相同的信息來測量藥物在人體中的存在。

他說，加州大學的最新突破標誌著七年多的研究達到了頂峰。

海肯菲爾德說：「對於藥物，我們可以用汗水來精確測量血液中的濃度。」「這很重要，因為一旦我們能測量血液中的治療藥物濃度，我們就可以觀察藥物的劑量。這可能會使目前的劑量看起來像是石器時代的東西。」

辛辛那提有幾家公司正在將藥物處方、遞送和監控技術轉化為商業產品。這份名單包括Assurex Health、Enable Injection和Hekenfeld的Eccline系統，他是該系統的聯合創始人和首席科學官。

研究的合著者和計算生物學家張同立說，這樣的設備將幫助醫生提供個性化的護理。張是加州大學醫學院藥理學和系統生理學系的助理教授。

張說：「你不會給孩子們和成年人一樣的藥物劑量。同樣，我們也可以根據病人的體重來指定劑量。」「但有些病人可能會出現肝或腎功能衰竭，而另一些病人則會以10倍的速度代謝一種藥物。因此，同樣劑量的藥物在某些病人中可能無效，而在另一些病人則是有毒的

張說，連續感測器可以從根本上改變治療方法。

他說：「個性化或個體化藥物正在成為一項更大的交易。我們意識到這很重要。如果我們能夠了解身體里發生的事情，我們就可以相應地調整治療。」

UC處於研發新型生物感測器的前沿，海肯菲爾德認為這將徹底改變我們追蹤疾病和健康的方式。

他說：「加州大學繼續在我們豐富的地區歷史的基礎上，通過這第三波持續的生化感應，革命性地進行診斷。」

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