體積小巧如手表，但具備非侵入性實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)血液中單個(gè)細(xì)胞的能力，麻省理工學(xué)院（MIT）“納米網(wǎng)絡(luò)生物探索”研究團(tuán)隊(duì)最新研發(fā)出一款名為CircTrek的可穿戴醫(yī)療設(shè)備。區(qū)別于傳統(tǒng)的“快照式”抽血診斷，CircTrek旨在提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Deblina Sarkar表示，CircTrek有望在疾病早篩、復(fù)發(fā)檢測(cè)、感染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及療效監(jiān)控等多個(gè)醫(yī)療關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用。相關(guān)成果日前已發(fā)表于《Nature Partner Journals: Biosensing》期刊。
研究人員指出，連續(xù)性監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)于抓住關(guān)鍵治療窗口相當(dāng)重要。當(dāng)前唯一可供臨床使用的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)技術(shù)為體內(nèi)流式細(xì)胞術(shù)，但需要龐大的顯微設(shè)備，并要求病人長(zhǎng)時(shí)間在場(chǎng)。而CircTrek集成了Wi-Fi模塊，未來可實(shí)現(xiàn)在家監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸至護(hù)理團(tuán)隊(duì)，從而大幅提升診療效率。
該設(shè)備的工作原理為熒光標(biāo)記和激光技術(shù)。研究人員介紹，現(xiàn)已有多種標(biāo)記方法獲得人體使用許可，標(biāo)記方式為使用抗體熒光染料或通過基因改造，使目標(biāo)細(xì)胞表達(dá)熒光蛋白。定向激光束則用來刺激皮膚下被熒光標(biāo)記的細(xì)胞，并借助特制濾光系統(tǒng)降低如心跳等背景噪聲，從而精準(zhǔn)提取熒光信號(hào)。
例如，在CAR-T免疫細(xì)胞治療中，患者的免疫細(xì)胞就可以被實(shí)驗(yàn)室采集、改造并熒光標(biāo)記，以對(duì)抗癌癥，并通過CircTrek進(jìn)行實(shí)時(shí)療效監(jiān)測(cè)。研究發(fā)現(xiàn)，治療后患者血液中CAR-T細(xì)胞的持續(xù)存在往往意味著更好的治療結(jié)果。
研究還評(píng)估了設(shè)備的準(zhǔn)確度，CircTrek已在模擬人類皮膚下血流的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中完成測(cè)試，單細(xì)胞檢測(cè)的準(zhǔn)確性已通過高分辨共聚焦顯微鏡驗(yàn)證。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)還確認(rèn)了CircTrek的安全性，結(jié)果顯示激光僅使得皮膚升溫1.51℃，遠(yuǎn)低于組織損傷閾值。
為實(shí)現(xiàn)佩戴便捷，團(tuán)隊(duì)還對(duì)系統(tǒng)硬件進(jìn)行了高度微型化設(shè)計(jì)。激光驅(qū)動(dòng)器、降噪濾波器等核心部件集成于僅42毫米×35毫米的電路板上，使設(shè)備的整體尺寸與普通智能手表相仿。其中的熒光傳感器尺寸極小但高度靈敏，能檢測(cè)到單個(gè)光子的微弱信號(hào)。
研究人員表示，盡管CircTrek仍需進(jìn)一步臨床驗(yàn)證，但其設(shè)備參數(shù)可根據(jù)不同需求靈活調(diào)整，未來有望廣泛應(yīng)用于多種疾病監(jiān)測(cè)，為臨床治療提供更實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持。
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