Nature：中新科学家联手发现注入颅内液体的智能水凝胶可以测量温度、pH值和压力的变化

在一项新的研究中，来自中国华中科技大学和新加坡南洋理工大学的研究人员开发出一种非侵入式方法，可在数周内监测植入颅内的生物标志物。具体而言，他们开发出一种智能水凝胶（smart hydrogel），可将它注入颅骨内的颅内液，作为测量颅内温度、pH值或压力变化的一种手段。相关研究结果发表在2024年6月6日的Nature期刊上，论文标题为“Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals”。

犹他大学的Jules Magda在同期Nature期刊上发表了一篇标题为“Brain fluid probed by ultrasound using squishy cubes”的新闻与观点类型文章，概述了这些作者所开展的研究工作。

先前的研究已表明，传感器植入物开发的一个障碍是传感器周围纤维壳（fibrous shell）的堆积，这阻碍了传感器的通信。先前的研究还表明，纤维壳的堆积是由于免疫系统对体内坚硬异物的反应。在这项新的研究中，这些作者通过开发一种软传感器（soft sensor）找到了克服这一问题的方法。

这种传感器由一种被压制成 2 x 2 毫米立方体形状的水凝胶组成，在立方体内部是由不同的水凝胶堆叠而成的多个柱子。这些柱子可以根据浸入液体的情况收缩或膨胀。这些柱子被设计成根据浸入液体的条件收缩或膨胀。这些立方体在植入体内几周后就会溶解。

图片来自Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07334-y

这些作者将他们的智能水凝胶注入试验大鼠和试验猪的颅内液中进行了测试。他们然后使用标准的超声波设备对这些动物进行监测，其中这种类型的超声波设备也被用来为仍在子宫中的婴儿生成超声波图像。在这种情况下，超声波信号从立方体内的水凝胶柱（就在颅骨内）反射出来的变化，可以用来计算液体温度、压力和pH 值的变化。

在测试过程中，这种传感器在溶解前按预期工作了大约五周。这些作者还发现，注射这种传感器无需手术，似乎不会对试验动物产生任何负面影响。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

Hanchuan Tang et al. Injectable ultrasonic sensor for wireless monitoring of intracranial signals. Nature, 2024, doi:10.1038/s41586-024-07334-y.

Jules J. Magda. Brain fluid probed by ultrasound using squishy cubes. Nature, 2024, doi:10.1038/d41586-024-01423-8.

Smart hydrogel injected into intracranial fluid can measure changes in temperature, pH or pressure
https://medicalxpress.com/news/2024-06-smart-hydrogel-intracranial-fluid-temperature.html