黑科技 可穿戴设备算什么 电子皮肤才厉害

2019-01-14 作者:科技在线   |   浏览(83)

  在医疗领域,很多“黑科技”的问世,让人们眼前一亮。这些技术也许正在或即将带来一些疗法的颠覆或观念的改变。科学家们不断将各种炫酷的脑洞变成现实,令人啧啧称奇。

  如果有一面镜子,能让你“看到”自己的内脏、骨骼、血管……你会想要去试试吗?最近,约翰霍普金斯大学开发出一种新的高科技“魔镜”,用于向医学生们讲解解剖学问题。帮助他们更好地了解骨骼,器官,血管和肌肉等关键身体部位。

  目前,这面镜子就放置在约翰霍普金斯大学Malone Hall的三楼南大厅。

  据了解,该镜子实际上并没有对站在面前的人进行X光检查。它只是在对应的轮廓内插入了正确的解剖学三维部位,因此可以放心体验!

  在电影《终结者》中有个场景:大BOSS被枪击后,皮肤竟然几秒钟就能痊愈如初。

  虽然没有电影里那般玄幻,但科学家发明的这种“电子皮肤”也足以让人惊叹。它具有良好的可塑性,能够自我修复且完全可回收。

  这款电子皮肤(e-skin)由科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)的研究人员所发明。相关成果论文发表在《Science Advances》杂志上。

  该研究的负责人Jianliang Xiao表示,他们研发新的电子皮肤具有测量压力、温度、湿度和气流的传感器。

  它的独特之处在于,所使用的聚酰亚胺的化学键允许电子皮肤在室温下进行自我修复和完全可回收。

  另一个好处是,它可以很容易地适用于人体手臂和机器人手等弯曲表面,在不引入过度引力的情况下,施加适当的热量和压力。

  这款新型电子皮肤因其可塑性、可修复性以及可回收,预计将在机器人、假肢、健康监测和生物医学设备上广泛应用。

  提到文身,大多数人会联想到社会人。然而科学家发明了一种特殊的变色文身,却是可以检测癌症的黑科技。

  来自瑞士巴塞尔苏黎世联邦理工学院Martin Fussenegger教授团队,将改造的工程细胞植入皮下,即可以对血钙浓度进行监测。

  高钙血症与多种癌症都密不可分,因此这种“文身”完全可以作为癌症出现的早期预警。

  多种癌症的出现都伴随着血钙升高,例如乳腺癌、结肠癌、前列腺癌、肺癌、胃肠癌和某些血液肿瘤等。高血钙症状出现得很早,甚至可以在没有症状、或者没有典型癌症症状的时候就出现。所以科学家试图从这一点出发,通过监测血钙的变化来实现癌症的早诊早治。

  Fussenegger教授设想出了一种可行的工程细胞。这种细胞将会表达钙敏感受体作为钙离子浓度监测装置。

  当监测到血钙离子浓度上升,细胞将启动下一步反应,通过激活酪氨酸激酶表达黑色素。如果顺利的话,黑色素的沉积将会形成一块肉眼可见的“文身”!

  研究人员把文身细胞植入小鼠体内进行试验,在它们的身体一侧植入封装好的文身细胞。一侧植入不同肿瘤组织,有乳腺癌、结肠癌这样会造成高血钙的癌症,也有腺瘤这样与高血钙无关的。

  结果显示,移植了高血钙相关肿瘤的小鼠都在植入位置上长出了一块文身,对照的小鼠则完全没有变黑的迹象!

  如果这种文身细胞在人体内也能够同样起效的话,那么它应该可以帮助高风险人群监测肿瘤发生,癌症就可以在很早的阶段被查出。

  Fussenegger表示,这个思路不仅仅可以用在监测癌症上,它可以对任何生物标志物进行监测。

  将来这种文身细胞很可能会应用在许多缓慢进展的疾病上,例如神经退行性疾病。

  当我们的身体出现伤口的时候,小的伤用创口贴就能解决,大伤口就免不了去医院缝针了。不仅疼,还需要一定的时间慢慢恢复,而且还有可能留下疤痕。

  我们知道东西开裂了可以用胶水粘起来继续使用。那么人的伤口能不能也像东西开裂一样,涂点胶水伤口就能自动愈合呢?

  这种名为Me Tro的“超级胶水”在一个澳大利亚实验室里成为现实,它给急救护理和手术带来了革命性的改变。

  哪里受伤涂哪里,然后再用紫外线s内会固化成凝胶状,并愈合伤口,不留任何疤痕。

  由于液体具有流动性,因此Me Tro能更加容易地治疗难以触摸到的伤口。比如肺、心脏、动脉等。

  而且,Me Tro除了能凭着超强的密封性和牢固度对伤口起到保护作用外,还能有助于组织再生。

  更重要的是,Me Tro本身内含的降解酶可以自由控制胶水待在伤口上的时间,等伤口愈合了,胶水也就不见了,不会有任何的残留。

  这种粘合剂是由一种叫“弹性蛋白原(tropoelastin)”的蛋白质组成。它是弹性蛋白的前体分子,能够使皮肤、血管、肺组织、韧带和肌腱在伸展或收缩之后复原。

  Weiss教授解释道,由于Me Tro是由人体天然蛋白质组成,人体能与这种胶质自然融合。因此它不会引起人体的免疫反应。

  目前这款胶水已经成功地迅速闭合了啮齿动物的动脉伤口,也在猪肺里实验成功。澳洲和美国生物医学工程师们仍在积极努力的开发Me Tro胶水,如果一切顺利,2年内就可以在人类治疗中应用。

  关节软骨缺损由于缺乏自愈性目前仍没有有效的治疗方法。浙江大学医学院欧阳宏伟教授课题组针对这一问题,制备了一种具有原位成型并和组织无痕整合特性的水凝胶(M-O-G),能够更好修复骨软骨缺损。

  4.“无痕”修复,该水凝胶能有效的修复骨软骨缺损,且新生软骨与原位软骨之间无缝连接。

  哈佛大学科学家受到“鼻涕虫”的启发,研制了一种新型止血材料 TA(Tough Adhesives)。这种新型材料可以迅速粘连止血,同时又保持极高的组织器官强度。该成果论文发表在Science期刊上。

  这款“补丁”的用法十分简单,只需要贴上就行,而且,贴上后需要非常大的力气才能够扯掉:

  此外,它的延展性十分好,可以拉伸到原体积 14 倍长度,同时仍可保证粘连处固定良好。

  它的细胞组织相容性良好,仅有轻中度的炎症反应。加上操作简单,就连心脏大出血,都可以「一贴止血」。

  这几乎就是理想中的完美止血材料!而这种材料,是科学家们从鼻涕虫身上找到的!

  目前外科最常用的纤维蛋白胶(fibrin glue)和「502」胶都存在严重缺陷。因此科学家把目光投向了自然界中的生物。

  在科学家们对贻贝、壁虎、蜗牛等能够产生粘液的生物的筛选过程中,一种叫做 Arion subfuscus 的鼻涕虫脱颖而出。

  哈佛大学 Wyss 研究所迅速以这种鼻涕虫为原型,制备了一种新型双层水凝胶。这种水凝胶提取模拟了鼻涕虫体内双层藻酸盐—聚丙烯酰胺基质延展结构。同时借鉴其静电作用、共价键、物理渗透作用,确保粘连的强度。

  研究团队为了展示这种灵感来源,特意将材料染色做成鼻涕虫的样子放在心脏上:

  这次的技术创新,不同于以往手术室的技术改良,它从根本上改变了以往 100 多年的止血理念。

  人类可以将脂肪以白色脂肪或棕色脂肪的形式储存起来。白色脂肪适用于长期储存能量,而褐色脂肪更容易燃烧。

  长期以来,人们一直试图寻找能将白色脂肪变成棕色脂肪的药物,但是一直没有找到一种完美的选择。

  哥伦比亚大学医学中心的研究人员开发了一种微针贴片,它能提供受控的药物输送。因此只有所需的区域受到影响。

  一旦应用于皮肤,贴片释放出包裹在纳米颗粒中的“棕色脂肪转换”药物。因为这些颗粒在与身体接触时缓慢溶解,药物只会直接影响皮肤下的脂肪。

  研究人员使用肥胖小鼠作为测试对象。经过一周的治疗,他们发现目标区域脂肪减少了20%。同时降低了血糖水平,意味着该技术有可能用于糖尿病的治疗。该研究在ACS Nano发表。

  在CES 2018 展会上,Healbe公司向公众展示了他们的全自动卡路里摄入量追踪手环二代产品——GoBe2。

  该手环主要针对减肥人群,主要使用Healbe FLOW专利技术和阻抗传感器对卡路里摄入量和饮水量进行监测。

  GoBe2最有吸引力的是在于它可以追踪用户所吃食物,并用数据呈现出来,包括卡路里,脂肪,碳水化合物和蛋白质。

  整个过程是全自动的而且以无创的方式获得,只要全天佩戴,它就会记录用户所有的饮食信息。

  同样在CES 2018 展会上,医疗设备公司欧姆龙(OMRON)推出了史上第一款可穿戴式手腕血压计智能手表 HeartGuide,以帮助高血压患者随时监控血压水平。

  HeartGuide 采用的是示波振幅法,透过可充气腕带的设计,能像一般血压计的腕带膨胀来测量。同时也能与手表的电话app同步,将数据与负责的医生分享。

  同时,HeartGuide 的血压是采手动测量方式,也可以进行心率监控功能。还可设定为夜间自动监控读数,防止高血压和睡眠时中风的风险。

  在2018年夏季达沃斯论坛上,美国卡内基梅隆大学的科研团队首次公开对外展示了一个人声分析的项目。

  这套系统能在没有任何摄像头辅助的情况下,仅仅通过一个人在现场朗读的声音,就可以大致分析识别出他的头骨形状、身体健康状况和性格特征。

  卡内基梅隆大学的科研人员表示,这是一个很新的研究雏形,还没有投入应用,但它在医疗领域具有应用前景。

  一个可能应用场景就是,在一些没有足够医生的发展中国家,人们就可以通过打电话给机器,来判断是否需要就医。

  科学无止尽,脑洞也无止尽,未来我们也期待看到更多神奇的黑科技在医疗领域的应用!

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