黑科技| 可穿戴設備算什麼，電子皮膚才厲害！

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谷君說

在醫療領域，很多「黑科技」的問世，讓人們眼前一亮。這些技術也許正在或即將帶來一些療法的顛覆或觀念的改變。科學家們不斷將各種炫酷的腦洞變成現實，令人嘖嘖稱奇。

醫療黑科技

文/磚泥

下面，讓我們來盤點一下近年來那些讓人驚艷的醫療黑科技吧！

能看到骨骼和器官的「魔鏡」

如果有一面鏡子，能讓你「看到」自己的內臟、骨骼、血管……你會想要去試試嗎？

最近，約翰霍普金斯大學開發出一種新的高科技「魔鏡」，用於向醫學生們講解解剖學問題。

幫助他們更好地了解骨骼，器官，血管和肌肉等關鍵身體部位。

目前，這面鏡子就放置在約翰霍普金斯大學Malone Hall的三樓南大廳。

據了解，該鏡子實際上並沒有對站在面前的人進行X光檢查。

它只是在對應的輪廓內插入了正確的解剖學三維部位，因此可以放心體驗！

圖片來源：@約翰霍普金斯醫療集團新浪微博影片截圖

可自行修復循環使用的電子皮膚

在電影《終結者》中有個場景：大BOSS被槍擊後，皮膚竟然幾秒鐘就能痊癒如初。

如今，這項「黑科技」幾乎已變成現實。

雖然沒有電影裡那般玄幻，但科學家發明的這種「電子皮膚」也足以讓人驚嘆。

它具有良好的可塑性，能夠自我修復且完全可回收。

圖片來源：Jianliang Xiao / University of Colorado Boulder

這款電子皮膚（e-skin）由科羅拉多大學博爾德分校（CU Boulder）的研究人員所發明。

相關成果論文發表在《Science Advances》雜誌上。

電子皮膚是一種薄的半透明材料，可以模擬人的皮膚功能和機械性能。

該研究的負責人Jianliang Xiao表示，他們研發新的電子皮膚具有測量壓力、溫度、濕度和氣流的感測器。

它的獨特之處在於，所使用的聚醯亞胺的化學鍵允許電子皮膚在室溫下進行自我修復和完全可回收。

另一個好處是，它可以很容易地適用於人體手臂和機器人手等彎曲表面，在不引入過度引力的情況下，施加適當的熱量和壓力。

這款新型電子皮膚因其可塑性、可修復性以及可回收，預計將在機器人、假肢、健康監測和生物醫學設備上廣泛應用。

DOI： 10.1126/sciadv.aaq0508

能檢測無癥狀超早期癌症的變色文身

提到文身，大多數人會聯想到社會人。

然而科學家發明了一種特殊的變色文身，卻是可以檢測癌症的黑科技。

來自瑞士巴塞爾蘇黎世聯邦理工學院Martin Fussenegger教授團隊，將改造的工程細胞植入皮下，即可以對血鈣濃度進行監測。

如果出現高鈣血症，細胞就會表達黑色素，使皮膚上出現一塊「文身」。

高鈣血症與多種癌症都密不可分，因此這種「文身」完全可以作為癌症出現的早期預警。

該研究成果發表在2018年4月的《Science Translational Medicine》雜誌上。

多種癌症的出現都伴隨著血鈣升高，例如乳腺癌、結腸癌、攝護腺癌、肺癌、胃腸癌和某些血液腫瘤等。

高血鈣癥狀出現得很早，甚至可以在沒有癥狀、或者沒有典型癌症癥狀的時候就出現。

所以科學家試圖從這一點出發，通過監測血鈣的變化來實現癌症的早診早治。

Fussenegger教授設想出了一種可行的工程細胞。

這種細胞將會表達鈣敏感受體作為鈣離子濃度監測裝置。

當監測到血鈣離子濃度上升，細胞將啟動下一步反應，通過激活酪氨酸激酶表達黑色素。

如果順利的話，黑色素的沉積將會形成一塊肉眼可見的「文身」！

高鈣粒子濃度下產生黑色素

研究人員把文身細胞植入小鼠體內進行試驗，在它們的身體一側植入封裝好的文身細胞。

一側植入不同腫瘤組織，有乳腺癌、結腸癌這樣會造成高血鈣的癌症，也有腺瘤這樣與高血鈣無關的。

結果顯示，移植了高血鈣相關腫瘤的小鼠都在植入位置上長出了一塊文身，對照的小鼠則完全沒有變黑的跡象！

如果這種文身細胞在人體內也能夠同樣起效的話，那麼它應該可以幫助高風險人群監測腫瘤發生，癌症就可以在很早的階段被查出。

Fussenegger表示，這個思路不僅僅可以用在監測癌症上，它可以對任何生物標誌物進行監測。

將來這種文身細胞很可能會應用在許多緩慢進展的疾病上，例如神經退行性疾病。

能在60秒內使傷口癒合的強力膠水

當我們的身體出現傷口的時候，小的傷用創口貼就能解決，大傷口就免不了去醫院縫針了。

不僅疼，還需要一定的時間慢慢恢復，而且還有可能留下疤痕。

我們知道東西開裂了可以用膠水粘起來繼續使用。

那麼人的傷口能不能也像東西開裂一樣，塗點膠水傷口就能自動癒合呢？

有科學家把這個夢想照進了現實。

該發明團隊成員、雪梨大學Charles Perkins中心的Anthony Weiss教授

這種名為Me Tro的「超級膠水」在一個澳大利亞實驗室裡成為現實，它給急救護理和手術帶來了革命性的改變。

更重要的是，它不僅僅能在身體的表面發揮作用。

它還能治癒身體內部比如心臟、肺部甚至動脈的傷口。

哪裡受傷塗哪裡，然後再用紫外線照一下。

膠水在60s內會固化成凝膠狀，並癒合傷口，不留任何疤痕。

由於液體具有流動性，因此Me Tro能更加容易地治療難以觸摸到的傷口。

比如肺、心臟、動脈等。

而且，Me Tro除了能憑著超強的密封性和牢固度對傷口起到保護作用外，還能有助於組織再生。

更重要的是，Me Tro本身內含的降解酶可以自由控制膠水待在傷口上的時間，等傷口癒合了，膠水也就不見了，不會有任何的殘留。

這種粘合劑是由一種叫「彈性蛋白原(tropoelastin)」的蛋白質組成。

它是彈性蛋白的前體分子，能夠使皮膚、血管、肺組織、韌帶和肌腱在伸展或收縮之後復原。

Weiss教授解釋道，由於Me Tro是由人體天然蛋白質組成，人體能與這種膠質自然融合。

因此它不會引起人體的免疫反應。

目前這款膠水已經成功地迅速閉合了嚙齒動物的動脈傷口，也在豬肺裡實驗成功。

澳洲和美國生物醫學工程師們仍在積極努力的開發Me Tro膠水，如果一切順利，2年內就可以在人類治療中應用。

可無縫修復「脆」軟骨的強力組織粘合膠水

說到膠水，我國科學家開發的一款能修復軟骨的膠水也毫不遜色。

關節軟骨缺損由於缺乏自愈性目前仍沒有有效的治療方法。

浙江大學醫學院歐陽巨集偉教授課題組針對這一問題，製備了一種具有原位成型並和組織無痕整合特性的水凝膠(M-O-G)，能夠更好修復骨軟骨缺損。

相關成果論文發表在Applied Materials Today上。

該水凝膠同時具有以下特徵：

1.可注射原位成型，能夠促進膠體與組織的整合；

2.可調的力學特性，模擬天然軟骨的力學特性；

3.強大的組織整合性，有利於宿主細胞的遷移，新組織的生成；

4.「無痕」修復，該水凝膠能有效的修復骨軟骨缺損，且新生軟骨與原位軟骨之間無縫連接。

以後要是遇到軟骨損傷，粘一下就好了～

能快速有效止血的「鼻涕蟲」

下面這項黑科技還是「膠水」，它的「黑點」是能瞬間止血。

哈佛大學科學家受到「鼻涕蟲」的啟發，研製了一種新型止血材料 TA（Tough Adhesives）。

這種新型材料可以迅速粘連止血，同時又保持極高的組織器官強度。

該成果論文發表在Science期刊上。

如圖，對於心臟上的孔也可以直接修補

這款「補丁」的用法十分簡單，只需要貼上就行，而且，貼上後需要非常大的力氣才能夠扯掉：

即使在有血的表面（濕潤環境）也能輕鬆粘合：

此外，它的延展性十分好，可以拉伸到原體積 14 倍長度，同時仍可保證粘連處固定良好。

而且，時間越長，它的粘合作用越強，遠遠甩掉了其他同類膠水。

除了粘心臟，還能粘肝臟、粘皮膚、粘軟骨、粘動脈等等等等：

它的細胞組織相容性良好，僅有輕中度的炎症反應。加上操作簡單，就連心臟大出血，都可以「一貼止血」。

這幾乎就是理想中的完美止血材料！

而這種材料，是科學家們從鼻涕蟲身上找到的！

目前外科最常用的纖維蛋白膠（fibrin glue）和「502」膠都存在嚴重缺陷。因此科學家把目光投向了自然界中的生物。

在科學家們對貽貝、壁虎、蝸牛等能夠產生粘液的生物的篩選過程中，一種叫做 Arion subfuscus 的鼻涕蟲脫穎而出。

這種鼻涕蟲具有很好的柔軟延展性。

哈佛大學 Wyss 研究所迅速以這種鼻涕蟲為原型，製備了一種新型雙層水凝膠。

這種水凝膠提取模擬了鼻涕蟲體內雙層藻酸鹽—聚丙烯醯胺基質延展結構。

同時借鑒其靜電作用、共價鍵、物理滲透作用，確保粘連的強度。

研究團隊為了展示這種靈感來源，特意將材料染色做成鼻涕蟲的樣子放在心臟上：

這次的技術創新，不同於以往手術室的技術改良，它從根本上改變了以往 100 多年的止血理念。

這些改變，能夠讓外科手術實施更加完美，同時讓患者受到的損傷也更少。

能貼哪瘦哪的微針貼片

人類可以將脂肪以白色脂肪或棕色脂肪的形式儲存起來。白色脂肪適用於長期儲存能量，而褐色脂肪更容易燃燒。

然而，當我們成年時，我們儲存的大多數脂肪是白色脂肪，給減肥帶來困難。

長期以來，人們一直試圖尋找能將白色脂肪變成棕色脂肪的藥物，但是一直沒有找到一種完美的選擇。

哥倫比亞大學醫學中心的研究人員開發了一種微針貼片，它能提供受控的藥物輸送。

因此只有所需的區域受到影響。

一旦應用於皮膚，貼片釋放出包裹在納米顆粒中的「棕色脂肪轉換」藥物。

因為這些顆粒在與身體接觸時緩慢溶解，藥物只會直接影響皮膚下的脂肪。

研究人員使用肥胖小鼠作為測試對象。

經過一周的治療，他們發現目標區域脂肪減少了20％。

同時降低了血糖水準，意味著該技術有可能用於糖尿病的治療。該研究在ACS Nano發表。

能追蹤你攝入了多少卡路裡的手環

在CES 2018 展會上，Healbe公司向公眾展示了他們的全自動卡路裡攝入量追蹤手環二代產品——GoBe2。

該手環主要針對減肥人群，主要使用Healbe FLOW專利技術和阻抗感測器對卡路裡攝入量和飲水量進行監測。

GoBe2最有吸引力的是在於它可以追蹤用戶所吃食物，並用數據呈現出來，包括卡路裡，脂肪，碳水化合物和蛋白質。

整個過程是全自動的而且以無創的方式獲得，只要全天佩戴，它就會記錄用戶所有的飲食資訊。

只需看一看手環，就可以知道今天要燃燒多少卡路裡啦。

目前，該手環已在我國國內上市，售價1899元人民幣。

能隨時監控血壓的智能手錶

同樣在CES 2018 展會上，醫療設備公司歐姆龍（OMRON）推出了史上第一款可穿戴式手腕血壓計智能手錶 HeartGuide，以幫助高血壓患者隨時監控血壓水準。

HeartGuide 採用的是示波振幅法，透過可充氣腕帶的設計，能像一般血壓計的腕帶膨脹來測量。

同時也能與手錶的電話App同步，將數據與負責的醫生分享。

同時，HeartGuide 的血壓是采手動測量方式，也可以進行心率監控功能。

同時可設定為夜間自動監控讀數，防止高血壓和睡眠時中風的風險。

除此之外也有計步器、睡眠追蹤功能，也可以收到電話通知。

能通過聲音判斷身體狀況的機械系統

在2018年夏季達沃斯論壇上，美國卡內基梅隆大學的科研團隊首次公開對外展示了一個人聲分析的項目。

這套系統能在沒有任何攝影頭輔助的情況下，僅僅通過一個人在現場朗讀的聲音，就可以大致分析識別出他的頭骨形狀、身體健康狀況和性格特徵。

卡內基梅隆大學的科研人員表示，這是一個很新的研究雛形，還沒有投入應用，但它在醫療領域具有應用前景。

一個可能應用場景就是，在一些沒有足夠醫生的發展中國家，人們就可以通過打電話給機器，來判斷是否需要就醫。

以上這些醫療黑科技讓你心動了嗎？

科學無止盡，腦洞也無止盡，未來我們也期待看到更多神奇的黑科技在醫療領域的應用！

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