甲蟲仿生智能設備可實時監(jiān)測皮膚病
張佳欣
據(jù)最新一期《科學進展》雜志報道,一個國際科研團隊從大自然中汲取靈感,模仿雄性潛水甲蟲,發(fā)明了一種個性化皮膚護理智能一體式設備。該設備由微柱塞和水凝膠組成,可黏附在皮膚表面,同時收集和監(jiān)測體液,實時監(jiān)測皮膚的健康狀況,為更準確地診斷和治療痤瘡等皮膚病鋪平了道路。
人體皮膚表面的pH值不僅是一種生化和醫(yī)學研究指標,還控制著皮膚的屏障功能,防止微生物(如金黃色葡萄球菌和馬拉色菌)定植。當pH值偏離正常時,會導致嚴重的皮膚病,如炎癥性皮膚病、細菌感染甚至皮膚癌。為了對皮膚病進行準確的原位診斷和個性化治療,迫切需要簡便直接地收集生物體液,進行即時pH值測量等。
然而,為皮膚護理開發(fā)的傳統(tǒng)非侵入性診斷設備有局限性,往往不太準確,而且需要昂貴的設備來分析結(jié)果。設備使用的化學黏合劑會刺激甚至損害皮膚,這使得它們很難被重復使用或長時間使用。此外,在濕潤或彎曲的皮膚表面保持黏附性也很困難。
雄性潛水甲蟲是一種水生昆蟲,它們進化出一種特殊的黏性毛發(fā),稱為剛毛,可以幫助其在水下附著在配偶身上。其前腿上的剛毛具有獨特的吸盤狀結(jié)構(gòu)和空腔,可以使其牢固地附著在潮濕和不規(guī)則表面上。
受雄性潛水甲蟲的啟發(fā),研究人員發(fā)明了微型人工吸盤,可以黏附在皮膚上,同時收集和監(jiān)測體液。他們將捕獲液體的水凝膠嵌入到微型柱塞中,以監(jiān)測pH值水平。水凝膠會及時從表皮吸收液體以增強黏附性,并隨著皮膚酸度的不同改變顏色,從而指示皮膚的pH值。
結(jié)合機器學習技術(shù),研究人員還開發(fā)了相應的軟件應用程序,可以根據(jù)水凝膠的顏色自動量化pH水平。此外,該設備還可用來檢測皮膚。ㄈ琊畀彛┑脑缙谯E象。
今后,研究人員希望將該設備應用于個性化皮膚治療貼片、醫(yī)用黏合材料和診斷技術(shù)!盎谠撗芯拷Y(jié)果,希望它可以用于皮膚病生物標志物的現(xiàn)場診斷!闭撐淖髡咧弧⒓幽么篼溂獱柎髮W神經(jīng)系統(tǒng)的前博士后研究員樸博勇(音譯)說。
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