科研资讯

我国科学家设计出兼具加速伤口愈合和灵敏人机交互的高性能可穿戴柔性传感器

北京化工大学等科研团队开发出可愈合高性能表皮传感器。研究成果发表在Advanced Functional Materials期 刊（Volume 32, Issue 47，November 17, 2022），论文标题 为“Flexible Accelerated-Wound-Healing Antibacterial MXene-Based Epidermic Sensor for Intelligent Wearable Human-Machine Interaction”。

导电水凝胶制成的柔性表皮传感器在个性化医疗、多功能电子皮肤和人机界面等领域已得到广泛应用。但是，在可穿戴人机交互的高性能医疗（尤其是电生理信号）传感以及后续医疗的加速伤口愈合方面，同时具有可靠自愈能力和卓越传感性能的导电水凝胶表皮传感器仍然是一个巨大的挑战。该研究将用抗菌银纳米颗粒修饰的MXene（AgNPs/MXene）纳米片引入瓜尔豆胶（GG）和苯硼酸接枝海藻酸钠（Alg-PBA）的聚合物网络中，制备出MXene基水凝胶，然后将MXene基水凝胶组装成柔性表皮传感器。该传感器可以灵敏地监测人体活动和微小的电生理信号，为康复训练以及心血管和肌肉相关疾病提供重要的临床信息，具有优异的传感性能。此外，MXene基水凝胶能够直接注射到伤口部位，加速伤口愈合，具有优异的自愈能力，强大的可注射性和可靠的抗菌性。

该研究提出的兼具加速伤口愈合和灵敏人机交互的高性能可穿戴柔性传感器，为进一步与其他生物医学技术集成来改善人类健康提供了新思路。

俄罗斯科学家用3D技术打印出测量血液胆固醇的传感器

俄罗斯乌拉尔联邦大学（UrFU）的研究人员制作了一种用于测量血液胆固醇水平的全新传感器设备。该系统不使用蛋白质化合物（一种酶），而是用氯化铜（一种无机类似物）取代，这使得更经济地制造胆固醇测量仪成为可能，并提高了血液检测的速度、便利性和可及性。

这项新技术只需要少量的血液来检测胆固醇水平。血液被放入一个含有乙腈中的氯化铜溶液的分析芯片中，该芯片包括一个电极，该电极与一个提供分析结果的伏安分析器相耦合。这种新的芯片分析胆固醇水平的方法还有一个好处，那就是包括带有分子印记的聚合物的磁性纳米粒子，可以选择性地吸收胆固醇，同时过滤掉血液中对血液成分很重要的其他物质。

集成了该系统所有元素的微流控芯片是在一台3D打印机上打印出来的，这也促进了该设备的生产过程更加快速。科学家们进行的第一次测试是在模仿血清的模型溶液上，下一阶段工作将在真实的血液样本上测试该系统。

中科院海洋所研制出首套深海多通道拉曼光谱探测系统

中国科学院海洋研究所研制出国际首套深海多通道拉曼光谱探测系统，实现了冷泉喷口流体、天然气水合物动力学过程、冷泉生物群落的长期原位观测与现场实验，并在我国南海冷泉区域构建首套深海原位光谱实验室。相关研究成果以Development and deployment of lander-based multichannel Raman spectroscopy for in-situ long-term experiments in extreme deepsea environment为题，发表在Deep-Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers上（Volume 190, December 2022, 103890）。

科研团队前期研发的探针式深海激光拉曼光谱探测系统已常态化应用到深海沉积物孔隙水、冷泉和热液喷口流体、化能合成生物群落内部流体、天然气水合物以及冷泉和热液喷口系统附近岩石矿物的原位探测与定量分析。然而，随着深海热液和冷泉系统研究的深入，科学家逐渐认识到深海热液或冷泉系统是有机统一的整体，冷泉和热液活动在时间和空间上均具有强烈的不均匀性。已有的深海原位拉曼光谱仪的探测是短期瞬时且相对独立的，难以捕捉冷泉和热液系统等高动态和非均匀环境中不同目标之间的动态规律和潜在联系。

为此，研究人员研制了国际上首套深海多通道拉曼光谱探测系统（Multichannel Raman insertion probes system，Multi-RiPs），研发了光路切换技术，实现了主要光学器件（如激光器、光谱仪、光电传感器等）的分时复用，结合系列化拉曼光谱探针，实现了深海热液、冷泉系统中流体、固体、气体等不同相态目标物的长期原位监测。

为了明确甲烷在深海冷泉喷口附近的转换通道以及冷泉区域的甲烷释放通量，研究团队使用深海多通道拉曼光谱探测系统搭载深海坐底长期观测系 统（Long-term ocean observation platform，LOOP）于2020年、2021年、2022年布放于我国南海北部的台西南冷泉区域，实现了冷泉喷口流体中主要成分、天然气水合物与深海环境的耦合变化过程、冷泉生物群落内部甲烷氧化过程的长期原位探测与现场实验，建设了国际首套深海原位光谱实验室，并在深海冷泉、热液等区域常态化运行。

研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金、中科院战略性先导科技专项等的支持。

中国科大利用毫米波雷达实现非接触心电图实时监测

中国科学技术大学吴曼青院士团队陈彦教授、孙启彬研究员等人在无线人体感知研究中取得重要进展，实现了基于毫米波雷达的非接触人体心电图实时监测，突破了百余年来心电图仅能通过接触式传感器获取的局限。相关研究成果以“Contactless Electrocardiogram Monitoring with Millimeter Wave Radar”为题发表于IEEE Transactions on Mobile Computing，并于11月28日被IEEE（国际电气与电子工程师协会）旗舰出版物IEEE Spectrum特别报道。

该团队聚焦于当前公共健康领域的痛点问题，研究非接触式心电图监测技术以突破传统心电图监测接触式测量的应用瓶颈。陈彦等人利用心脏电活动与机械活动是心脏活动同源不同表征的特性，使用毫米波雷达以非接触形式测量体表的心脏机械活动，提取四维心脏机械活动信号。该团队随后利用深度神经网络模型对心脏机械活动与电活动之间的非线性映射关系建模，最终还原出心电波形。

陈彦介绍：“新方法中，被测者不需要佩戴电极，也不需要去除衣物，可以无感的方式完成心电图监测。”在研究中，研究人员在0.5米非接触感知距离、不同生理状态和人体相对静止躺姿约束的实验设计下，对35个实验对象实现了非接触心电图监测。

与传统心电图相比，非接触式心电图实现了时间中位数精度小于14毫秒、形态中位数精度大于90%的监测性能。此外，该方法的监测结果支持对心血管疾病诊断中的关键指标——心跳间期的稳定监测，其误差在9毫秒以内。该指标对心律失常、心肌梗死等疾病具有重要的诊断价值。

研究团队目前正在与相关医院进行合作，一旦获得临床认可，该技术将为心律失常、心肌梗死等疾病的日常监测与诊断提供重要的帮助。