在最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，研究人员创造了一种生物可吸收、无线、无源传感器，可以局部监测pH值，并在早期检测胃漏。
背景
内脏周围的生物标志物可以提供术后信息，例如胃手术后腹腔内pH值的变化。传统的放射治疗既不具有生物相容性，也不适合临时植入。
植入的无线pH传感器可能是最有效的快速检测方法。最近在反应生成水凝胶方面的改进显示了对即时医疗诊断的希望。
将ph响应水凝胶结合到无线电子设备中可能是一种有效的工程策略。
一个关于这项研究
在本研究中，研究人员开发了一种生物可吸收装置，用于胃手术后吻合口泄漏的早期检测，使用无源模拟型无线通信，以确保快速反应时间和早期临床结果。
一个ph敏感的水凝胶作为传感器，连接到一个机械设计的电感-电容电路，实现无线读取。水凝胶与ph响应型叔胺功能化，产生特异性，机械耐用，可生物降解和ph响应型水凝胶。
这种材料为电感-电容(LC)谐振电路提供了支撑矩阵，通过与外部读取设备的感应连接，可以将尺寸变化迅速转化为谐振频率位移，其幅度可以精确测量。
力学模型有助于决定最佳的水凝胶和电路元件几何形状，特别是传感器电感的几何形状。在动物和设备设置的体外系统调查证实了该设备的连续pH监测能力。
研究人员通过组织学检查、全血细胞计数(CBC)测试和血清化学来确定该技术的生物相容性和生物可吸收性。
采用聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚2-(二异丙胺)甲基丙烯酸乙酯(PDPAEMA)和2,2-二甲氧基- 2-苯基苯乙酮(DMPA)复合，紫外固化水凝胶，激光切割锌箔形成螺旋线圈电感。
熔融的生物可吸收蜡被注入到通道中，形成均匀的电绝缘层。通过脱模涂蜡锌线圈并浇铸ph响应水凝胶预聚物来确定电感和电容器的位置。
研究人员通过激光切割锌箔片来定义电容器的顶部和底部电极。读数系统由VNA和单匝线圈组成。将VNA设置为反射模式，可以测量s -矩阵元件S11的实际和虚拟部分。
所有缓冲溶液和生物流体的pH值都是用离子敏感场效应晶体管pH计校准和验证的。
该研究包括14-16周龄的成年雄性Lewis大鼠，在手术前适应了7天。在植入过程中，大鼠通过吸入异氟烷蒸汽进行全身麻醉。
该团队对安乐死的猪和几只大鼠模型进行了功能测试。他们在移植后4周、6周和12周采集了血液样本，并将移植器官保存在中性缓冲福尔马林中用于组织学研究。
结果
该平台监测腹腔镜袖式胃切除术(LSG)后关键风险阶段的胃液漏。它使用无线读出线圈来测量传感器电路的共振频率，该频率受周围生物流体酸度的影响。
任何漏出的胃内容物(pH 1.0 ~ 3.0)渗入水凝胶，引起水肿和突然的共振频率(FS)变化，需要手术干预。该装置在愈合时间后会自动降解，减少了与未来提取操作相关的危险和费用。
监测装置的敏感部分是封闭在蛇形螺旋形电感中的ph反应性水凝胶。
水凝胶通过在氧化过程中水解组成酯基或醚裂解而在生物流体中降解，使其水溶性、无害且可从人体中清除。电感设计旨在减少机械顺应性，同时保持低电阻和高质量(Q)因子。
以无线读数为中心的性能评估表明，传感器可以在宽范围内达到精度，通过空气约3.0厘米，通过脂肪和瘦肉组织约2.0厘米。
非破坏性医学成像技术，如超声检查，可以帮助确定在常规床边检查中部署传感器的精确位置。额外的试验表明，该传感器可以在一小时内对6.0厘米外注入的酸做出反应。
研究人员使用小型和大型动物模型来测试在7天治疗相关时间内的稳定性和适当功能。
该研究表明，在大鼠模型中植入pH传感器不会损害器官组织或产生免疫细胞聚集等炎症反应。
该研究提出了一种用于术后胃漏和生物吸收监测的无线装置。这种传感器可以使水和氢离子扩散到可生物降解的水凝胶中，从而实现体积膨胀和电感变化。
这些变化可以通过共振频率的变化进行无线感应，并通过近场耦合记录到外部读取器。机械模型有助于指导设计决策，潜在的改进包括增加无线传感范围，合并系留和可展开的水凝胶装置设计。
