美国西北大学(Northwestern University):用于长期监测慢性肠道炎症的微型植入式温度传感器

克罗恩病是一种慢性炎症性肠病,会影响肠道,导致消化问题,并可能导致体重减轻、营养不良和其他并发症。诊断和监测克罗恩病等炎症性肠病需要使用内窥镜成像、活检和血清学检查。然而,这些并不常见的检查无法识别突然发作和严重复发的疾病,从而无法进行早期干预。因此,约70%的克罗恩病患者一生中都需要进行外科肠切除手术。


为解决上述问题,来自美国西北大学(Northwestern University)等机构的研究人员报告了用于实时慢性监测疾病进展的微型无线植入式温度传感器,并在克罗恩病样回肠炎小鼠模型中进行了近4个月的测试。腹腔内植入的传感器通过两道缝线固定在腹部肌肉组织上,对肠道温度进行局部测量,结果显示,在炎性跳动病灶出现前约5周,就出现了超昼夜节律。超昼夜节律与血液中应激激素和炎症细胞因子浓度的变化相关。在大约23周的时间里,平均温度不断下降,同时回肠病变中的炎症种类比例也在增加。这些微型温度传感器可在检测到炎症性肠病发作时帮助进行早期治疗。


由于热量是炎症的指标,研究人员测试了与克罗恩病小鼠肠道轻轻接触的温度传感器是否能实时了解疾病的进展情况,以及检测偶发性发作。领导动物试验的团队Arun Sharma表示,目前临床医生还没有办法快速检测出炎症事件,有些炎症事件直到问题严重到需要进行侵入性手术时才被病人发现。


虽然可以通过热信号来测量爆发的程度。但同时又面临一个问题:它的范围是否如此广泛,以至于随着时间的推移会造成组织损伤?如果临床医生手头有这些信息,并且能够及时确定可以为该人提供哪种类型的治疗,而不是等待数周才能进行血液分析、组织活检或粪便分析,那么这种情况就有可能得到预防。


本研究使用植入了定制设计传感器的小鼠模型,这些传感器体积(12.8 × 8.2 × 5.8 mm³)小于12周龄小鼠的体积。小鼠肠道可以自然地置于传感装置的上表面,在消化过程中实现自由、不受限制的运动。与肠道表面的有效热耦合可以检测克罗恩病的存在并监测疾病的严重程度/进展,从而实时识别突发事件。这种测量温度波动的策略对于患有溃疡性结肠炎或任何存在长期炎症反应的疾病的患者都很有用。此外,在该研究中,传感器测量的数据显示了一些非常独特的特征,称为超电节律,作为炎症反应的早期迹象。超电温度节律与血液中压力水平和炎症标记物的周期性变化相关。

来源:传感器专家网