研究人员利用3D打印开发可通过汗液追踪疾病的体外监测器

2024年6月21日，南极熊获悉，华盛顿州立大学研究人员开发的3D打印可穿戴健康监测器可通过汗液追踪疾病风险。这种简单、非侵入性的体外监测技术，可用来追踪健康状况并诊断常见疾病，如糖尿病、痛风、肾病或心脏病。

△汗液可以提示潜在的健康状况

华盛顿州立大学博士生，论文第一作者Chuchu Chen说：“糖尿病是一个世界性的大问题。我认为3D打印可以改变医疗保健领域，我想看看我们是否可以将3D打印与疾病检测方法结合起来，创造出这样的设备。”

△该研究已发表在《ACS Sensors》杂志上，题目为“用于原位汗液分析和生物标志物检测的3D打印柔性微流体健康监测器”（传送门）

汗液可以提示潜在的健康状况

汗液中含有许多重要的代谢物，可以反映健康状况。与血液采样不同，汗液采样非侵入性。例如，汗液中的尿酸水平可以显示患痛风、肾病或心脏病的风险；葡萄糖水平可用于监测糖尿病；乳酸水平则可显示运动强度。

西悉尼大学机械与材料工程学院助理教授Kaiyan Qiu指出：“出汗率也是人们健康的一个重要参数和生理指标。”

然而，研究人员指出，汗液中这些化学物质的含量极少，难以测量。尽管已开发出其它汗液传感器，但它们复杂且需要专门设备和专业知识制造，同时必须具备柔韧性和伸缩性。

为了验证这一概念，研究人员采用了3D打印技术，利用独特的一体成型制造工艺，制造了一款健康监测器。同时，他们利用单原子催化剂和酶促反应增强了信号，可以测量低水平的生物标记物。监测器上的三个生物传感器会随着生化水平的变化而改变颜色。

△3D打印开发体外监测设备示意

西悉尼大学机械与材料工程学院研究教授Annie Du指出：“使用单原子催化剂来提高健康监测仪的灵敏度和准确性，这是一个非常新颖的方法。”

3D打印健康监测器，由微小的通道组成，用于测量汗液的产出率和生物标志物的浓度。这些微通道是通过3D打印技术制造的，因此无需额外支撑结构，避免了支撑结构在移除时可能引起的污染问题。

研究人员将志愿者手臂上的监测器与实验室结果进行比较后发现，他们的监测器能够准确可靠地测量化学物质的浓度和出汗率。

△3D打印的体外健康监测器，具有良好的柔性和拉伸强度

3D打印在疾病监测技术中前景

目前，研究人员仅选择了三种生物标志物进行测量，未来，他们还可以增加更多的生物标志物，而且这些生物标志物还可以定制。

研究人员目前正在努力进一步改进设备的设计和验证。他们还希望将这项技术商业化。西悉尼大学商业化办公室还提交了一份临时专利申请，以保护与该技术相关的知识产权。

这项工作得到了美国国家科学基金会、美国疾病控制和预防中心以及启动资金的资助。