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東南大學團隊開發可穿戴雙模態貼片,開辟急性心肌梗死院前超早期精準檢測

來源:深圳摩方新材科技有限公司   2025年07月11日 14:06  
近幾十年來,我國急性心梗的發病率呈明顯上升趨勢,每年新發病例至少50萬人次,且發病人群日趨年輕化,嚴重威脅人民的健康和生命。快速、準確的急性心梗診斷是病患救治的關鍵,也一直是備受關注的研究熱點與難點。現有的心梗確診依賴于醫院的心電圖和對心梗三項的實驗室檢測,存在耗時長、操作復雜、需要侵入式抽血等局限性。倘若能突破專業儀器和專業人員的限制,開發快速、靈敏、易于操作的心梗理化標志現場檢測技術,將大幅節省診斷時間從而縮短心肌缺血時間,推動心梗治療方案革命性的發展。



近日,東南大學王著元教授課題組開發了一種可穿戴雙模態貼片,通過結合表面增強拉曼散射(SERS)微針陣列與柔性電子技術,實現了急性心肌梗死的院前快速輔助診斷。相關成果以“A Wearable Dual-Modal Patch for Rapid Pre-Hospital Diagnosis of Acute Myocardial Infarction”為題在國際重要期刊《ACS Nano》發表。

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該貼片以內含有SERS探針的柔性微針陣列作為間質液中標志物提取和檢測單元,以柔性電子貼片為器件基礎和心電監測單元(圖1)。其中微針陽模是由摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)技術(nanoArch® S130,精度:2 μm)制備而成。結合翻模和光固化技術,得到了30×3微針組成的陣列系統,微針的高度為600 μm,基底直徑為300 μm。

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圖1. e-SERS貼片的制備與表征。

該貼片由醫用級透明聚氨酯(PU)薄膜覆蓋,可以像創可貼一樣緊貼在皮膚表面,在健康志愿者身體的不同部位實現了穩定的適形固定。同時,貼片佩戴方式對獲取多模態信息的影響也很小。實驗結果表明,來自三名健康志愿者的生化檢測數據均為陰性,心電圖數據也沒有顯示異常,證實貼片的特異性和穩定性。此外,該貼片還具有良好的防水性能(圖2)。 

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圖2. e-SERS貼片在可穿戴應用中的驗證。

在實驗中,微針陣列表現出超高的靈敏度和均一性,檢測限低至100 fM的檢測限。此外,該SERS貼片能夠配合商用便攜式拉曼光譜儀實現現場檢測(圖3)。與研究級拉曼光譜儀獲得的光譜相比,幾乎未觀察到頻率偏移或失真,檢測范圍可從微摩爾(µM)級過渡到飛摩爾(fM)級。這種簡便的檢測配置有望直接在救護車等院前轉運階段實現。

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圖3. 微針貼片配合手持式拉曼光譜儀的現場檢測。

為驗證該方法的可行性,研究人員急性心肌梗塞模型SD大鼠背部安裝了貼片,對間質液中心肌損傷標志物的濃度進行了量化,同時連續監測心電信號。手術后 20 分鐘,I 導聯心電圖的 ST 段出現異常升高。在 50 分鐘時,在 間質液中同時檢測到三種典型的心肌損傷標志物水平升高(圖4)。按照臨床標準,貼片有能力在心肌梗塞發生后50 分鐘內為急性心肌梗塞的診斷提供可靠的評估建議。

總結:研究團隊開發的一種集成SERS微針傳感與柔性電子技術的可穿戴雙模貼片,能夠在心肌梗死后50分鐘內提供可靠的早期預警信息。整套系統整合了便攜式拉曼光譜儀和智能終端,實現了院前專業級診斷能力。這一突破不僅為急性心血管事件的早期預警提供了創新工具,其技術路線還可拓展應用于其他重大疾病的實時監測。



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