哈佛、MIT研发新型纹身墨水,能根据健康情况变色

百家 作者:DeepTech深科技 2017-10-04 12:23:00 阅读:465

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近日,在“2017 可穿戴计算机国际论坛”(International Symposium on Wearable Computers)上,来自哈佛和 MIT 的研究团队展示了一项最新研究成果——一种安全的、能够存在于皮下的并且能够就我们身体的新陈代谢水平进行反馈的纹身墨水



这一类“智能”的纹身墨水被称为“The Dermal Abyss”,它们能够提供我们身体内一些代谢指标,例如脱水状况、pH 值以及血糖浓度等。


这个想法来源自一个科幻的角色——“绘图人”(The Illustrated Man)。他身上的每一处纹身都讲述着他生命中的一个故事。研究人员因此想到了生物传感器,但是常见的硅基电子传感器的生物兼容性并不好,不能直接用于人体皮肤中。于是,他们想到了将纹身和生物传感器相结合的点子,而所有的工作重心就成了针对不同的代谢指标找到合适的生物或合成受体,并用这样的生物分子制成生物传感器以及适合注入皮下的纹身墨水。


图丨绘图人(The Illustrated Man)海报


采用生物或合成受体分子用来指示人体代谢水平早有先例,一种置于隐形眼镜上的受体分子就通过测量葡萄糖,乳酸和 pH 的水平来监控一些代谢的疾病。


而“The Dermal Abyss”具有的功能也与之类似,能够监控我们血液中的钠离子含量、葡萄糖浓度以及 pH 值等等。


如下图所示,“The Dermal Abyss”采用的生物受体能够针对代谢指标的变化产生颜色的变化,其中的一种能够针对血糖浓度的升高,从原本的绿色变成棕色;另一种能在血液中钠离子浓度的升高时,变得更加绿(变化虽然不是很明显,但在蓝光下能够进行辨别),我们则能依靠这项指标判别我们存在是否脱水的状况。



颜色的变化其实是生物受体与血液中离子产生化学反应所引起的,在一定浓度下它们均可以跟其对应的受体分子发生反应,得到新的生物分子,并表现出不一样的物理性质。


图丨研究人员展示了在猪皮上做的纹身测试结果,希望能找到在可穿戴电子方向的应用和合作。


以钠离子为例,“The Dermal Abyss”采用了名为“diaza-15-crown-5”的生物荧光分子(也被称为“钠绿分子”),随着钠离子浓度的升高,钠离子参与的螯合反应(Chelation)就会加剧,反应的产物表现出绿色的荧光,使得整个系统的波长也逐渐往绿光偏移。


-End-


参考:Phan C M, Subbaraman L, Jones L W. The Use of Contact Lenses as Biosensors.[J]. Optometry & Vision Science Official Publication of the American Academy of Optometry, 2016, 93(4): 419–425.

Vega K, Jiang N, Liu X, et al. The dermal abyss: interfacing with the skin by tattooing biosensors[C]// ACM International Symposium. ACM, 2017:138-145.



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