制造工艺比较。DOI: 10.1126/scitranslmed.adr5493*
科学家们在开发微型微针方面取得了巨大进展，这种微针旨在检测肝脏和肾脏处理治疗药物时发生的微妙但关键的变化。这项实验技术由加州大学洛杉矶分校研发，旨在克服长期以来阻碍可穿戴微针生物传感器发展的局限性。
"可穿戴微针生物传感器有望为精准医疗提供实时分子监测，但受限于低灵敏度和组织磨损，"发表在《科学转化医学》上的一项新研究的主要作者朱家伦博士写道。
"克服这些挑战，我们将电极功能重新定义为不仅仅是传感基底，而是作为在组织中进行弹性、高信噪比测量的机制，"加州大学洛杉矶分校塞缪利工程学院的生物工程师朱家伦补充道。
用更简单的语言来说，这个跨学科的UCLA团队能够使其系统比其他研究小组的类似设备更完美地工作。
实时追踪药物清除
该团队开发了一种生物传感器，在早期研究中已经显示出对药物药代动力学进行实时组织内监测的潜力。这些临床前研究还表明，该设备既安全又高度准确。然而，它尚未在人体上进行测试。
尽管如此，如果这项技术看起来很未来主义，可能是因为测量各种生物过程的微型可穿戴设备和植入物几十年来一直是科幻小说的主题。随着改进精准医疗的工作正在进行，未来已经到来。参与该项目的科学家包括分子和细胞生物学家、生物化学家以及像朱家伦这样的生物工程师团队。
精准医疗的一个目标一直是开发一种微创设备，可以监测患者肾脏和肝脏中药物的清除情况，提供更准确的用药指南。为了解决阻碍实现这一目标的持续性问题，该团队利用一层微观厚度的贵金属，设计了他们称之为"弹性纳米结构生物电极"的设备。
"我们基于微针的弹性纳米结构生物电极是使用双层工艺制造的，该工艺用微米厚的金粘附层增强电极，"朱家伦在研究论文中指出。
需要准确的可穿戴生物传感器的关键原因是具有窄治疗范围的药物数量不断增加。这意味着可能提供过低或过高的剂量。使用正在开发的这种可穿戴设备，医生可以判断他们是否开具了精确剂量，以及药物被处理和排泄的情况。
迈向器官功能障碍的精准监测
在临床前实验中，这种生物传感器实现了对药物药代动力学的持续组织内监测，包括与肝肾功能障碍相关的变化。科学家在动物模型研究中发现，他们的实验技术测量了六天的药物动力学，并产生了准确的药物剂量参数，同时监测了肝脏和肾脏的药物清除情况。
例如，该系统显示，一种化疗药物伊立替康(irinotecan)在肝脏受损的小鼠体内清除速度较慢。该技术还追踪了多种抗生素在慢性肾病不同阶段的动力学。
传统与新型监测方法比较。DOI: 10.1126/scitranslmed.adr5493*
其他研究小组的方法包括使用结合微针的可穿戴生物传感器，这些传感器测量药物浓度的微小分子变化。然而，目前的微针存在灵敏度低和机械耐久性差等问题。
相比之下，朱家伦及其同事开发了一种更具弹性的纳米结构微针，可分析细胞间液体的生物化学。他们的设计结合了传感器，赋予其高度特异性，并具有增加针表面积和抗腐蚀的坚固金层。
技术前景广阔
在一篇社论评论中，《科学转化医学》的副编辑Molly Ogle指出，可穿戴技术可能在精准医疗中发挥重要作用。Ogle写道："该研究展示了微创治疗药物监测和肝肾药物处理功能评估的临床前潜力。"
同时，朱家伦及其同事强调，他们的设备不仅比类似技术有显著改进，而且可以经济地制造。他们预测，他们的弹性纳米结构生物电极可以以每个传感器不到1.50美元的价格大规模生产。
朱家伦和UCLA团队总结道："这些结果确立了弹性纳米结构生物电极作为电化学生物传感器高保真体内部署的可行微针平台，实现了对低浓度分析物的微创纵向监测和器官功能的实时评估。"
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