可实时追踪血液中单个细胞的穿戴医疗设备问世
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2025-04-27 09:05:38
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体积小巧如手表,但具备非侵入性实时监测血液中单个细胞的能力,麻省理工学院(MIT)“纳米网络生物探索”研究团队最新研发出一款名为CircTrek的可穿戴医疗设备。区别于传统的“快照式”抽血诊断,CircTrek旨在提供实时动态监测。团队负责人Deblina Sarkar表示,CircTrek有望在疾病早筛、复发检测、感染风险评估及疗效监控等多个医疗关键环节发挥重要作用。相关成果日前已发表于《Nature Partner Journals: Biosensing》期刊。

研究人员指出,连续性监测技术对于抓住关键治疗窗口相当重要。当前唯一可供临床使用的实时性监测技术为体内流式细胞术,但需要庞大的显微设备,并要求病人长时间在场。而CircTrek集成了Wi-Fi模块,未来可实现在家监测、实时数据远程传输至护理团队,从而大幅提升诊疗效率。

该设备的工作原理为荧光标记和激光技术。研究人员介绍,现已有多种标记方法获得人体使用许可,标记方式为使用抗体荧光染料或通过基因改造,使目标细胞表达荧光蛋白。定向激光束则用来刺激皮肤下被荧光标记的细胞,并借助特制滤光系统降低如心跳等背景噪声,从而精准提取荧光信号。

例如,在CAR-T免疫细胞治疗中,患者的免疫细胞就可以被实验室采集、改造并荧光标记,以对抗癌症,并通过CircTrek进行实时疗效监测。研究发现,治疗后患者血液中CAR-T细胞的持续存在往往意味着更好的治疗结果。

研究还评估了设备的准确度,CircTrek已在模拟人类皮肤下血流的实验系统中完成测试,单细胞检测的准确性已通过高分辨共聚焦显微镜验证。同时,实验还确认了CircTrek的安全性,结果显示激光仅使得皮肤升温1.51℃,远低于组织损伤阈值。

为实现佩戴便捷,团队还对系统硬件进行了高度微型化设计。激光驱动器、降噪滤波器等核心部件集成于仅42毫米×35毫米的电路板上,使设备的整体尺寸与普通智能手表相仿。其中的荧光传感器尺寸极小但高度灵敏,能检测到单个光子的微弱信号。

研究人员表示,尽管CircTrek仍需进一步临床验证,但其设备参数可根据不同需求灵活调整,未来有望广泛应用于多种疾病监测,为临床治疗提供更实时、精准的数据支持。


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