科学家展示“史无前例”的化学传感器可检测出脑脊液中的损伤迹象

这个防水的生物传感器由一组场效应晶体管组成，当它们感应到脑液中的某些化学物质时，会产生一个电信号，可以从体外接收和分析。为了保护电子元件不被降解，传感器被安置在几百纳米厚的二氧化硅薄膜内。

据该团队称，该传感器具有“前所未有的功能组合”，在监测大脑健康方面具有一些独特的能力。其中包括检测大脑脑脊液中钾和钠离子水平变化的能力，这是脑外伤后继发性损伤的迹象之一。

这一点在模仿脑脊液的人工溶液中得到了证明，该设备能够准确地检测到钾和钠离子水平的变化。在人类血清中测试该传感器后，该团队还发现它可以可靠地用于监测pH值水平。

“我们希望有一种生物传感器能够连续监测大脑组织，以检测脑脊液中离子浓度的变化，”研究共同作者李景华（音译）说。“这些变化在TBI的二级状态下出现，作为病情恶化的早期预警信号。”

虽然二氧化硅封装可以在人体中承受多年，但科学家们说传感元件可能只能维持几周。这是该团队要解决的最大问题，还有围绕其对人体组织的长期影响以及不同生物标志物之间的“串扰 ”等未解之谜。他们的目标是在推进对动物模型和最终对人体的试验之前解决这些问题。

研究人员说：“当我们创建一个生化传感器时，我们希望确保该设备只对我们感兴趣的特定化学品做出反应，而忽略来自其他生物标志物的串扰。在我们身体这样一个复杂的系统中，这一点很难做到。”

虽然该设备被设计用于监测脑部创伤时的健康状况，但科学家们说，它可以被改编为监测肽、蛋白质和其他化学物质，有可能在研究帕金森病和阿尔茨海默病等慢性疾病时找到用途。

研究人员说：“我们相信，我们可以用生物传感器实现的健康数据的捕获和分析，对于跟踪长期的健康状况以进行早期干预和疾病治疗至关重要。”

该研究发表在《Small》杂志上。

推荐阅读