科学家尝试将微小的电子装置及经过基因改造的细胞置入微小胶囊,希望有一天研发出“肠道胶囊”,直接吞进人体内侦测肠道是否有异常病变。
美国麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology,MIT)研究团队最近(2018 年 5 月)在《科学》(Science)期刊发表了最新进展,成功以肠道胶囊侦测出实验猪只肠道内的出血现象(注)。但他们研发的胶囊长度超过 2.5 公分,若要使用于人体势必要进一步缩小体积。但研究团队相信,他们开发的装置最终将能用于侦测人体消化道的溃疡、发炎,甚至癌症。
澳洲皇家墨尔本科技研究所(Royal Melbourne Institute of Technology)的穿戴装置专家评论指出,MIT 本次研发的胶囊是首次将“活细胞”运用于这类微型侦测装置的新尝试。
研究团队将一种对人体无害的大肠杆菌品系加以基因改造,使其在侦测到血液时会发出光线,而光线会启动胶囊的电子装置并将此讯号传送到智能手机。
团队成员 Phillip Nadeau 说:“我们只要将目前使用的 3 个芯片整合成一片,就能将胶囊体积缩小很多了。”另一位成员 Mark Mimee 说:“因为这胶囊是一次性使用装置,因此我们还要考虑如何使其成为可冲入马桶的材质。”
过去十年间科学家创造了各种能感知不同刺激,如环境污染物或疾病生物标志的菌种,这些细菌会以发光等方式反应。然而通常需要实验室的特殊的仪器才能读取细菌发出的讯号。为了让这些“身怀绝技”的菌株能对人类的健康有所贡献,MIT 研究团队巧妙将它与微型电子芯片结合,并将细菌发出的讯号转换为无线传输的讯号。
他们将菌株注入半通透性膜封闭的孔洞内,细菌不会散布到周围环境,但外界的分子能通过此膜与细菌接触。光感应元件在孔洞下发光,能量测细菌发出光线的强度,并将讯号传送到微处理芯片。最后微芯片再将讯号以无线传输的模式送到附近的电脑或智能手机。研究团队设计了一款 Android 手机的 App,分析来自肠道胶囊发送的讯号。
其实早有许多穿戴式装置应用于医疗照护,例如心脏相关心电、心音讯号检测等,但多半是设计来辅助病患使用,因此发展速度不若电子 3C 消费产品快速。由于资讯科技进步,医疗仪器的讯号传输开始从类比讯号走向数字信号,发展潜力无穷,再加上医疗电子产品毛利、附加价值较高,产品周期长(约 10 年),且市场受整体景气影响较小,因此科技大厂、医疗仪器大厂已纷纷投入医疗电子产品的研发。
注:他们所改造的大肠菌能感测血液中的血红素。
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(图片来源:MIT News)
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