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一個微小的傳感器比指尖還要小，但它們有可能改變檢測腎移植排斥跡象的游戲規(guī)則。美國西北大學(xué)的科學(xué)家們在小鼠身上試驗成功地制造出了一種設(shè)備，它能比目前的監(jiān)測方法提前三周檢測到腎臟排斥的警告信號。

(資料圖片僅供參考)

器官移植后數(shù)年，人體仍有可能發(fā)生排斥反應(yīng)，因此，盡可能為病人和臨床醫(yī)生爭取更多的干預(yù)時間，是恢復(fù)體內(nèi)平衡與重新開始漫長而艱辛的移植過程之間的差別所在--如果這還能成為一種選擇的話。雖然尋找更好的供腎來源的競賽正在進行，但這是一個緩慢的過程。在美國，目前等待新腎臟的時間長達三到五年。

因此，能夠持續(xù)監(jiān)測珍貴的新腎臟的健康狀況自然會改變患者的生活。

這種新型監(jiān)測裝置僅 0.3 厘米 x 0.7 厘米，厚 220 微米，設(shè)計安裝在腎臟上，位于其纖維腎囊層之下，腎囊層環(huán)繞并保護著腎臟器官。這種柔軟的植入物能檢測到與炎癥和其他早期排斥反應(yīng)有關(guān)的溫度變化。如果檢測到變化，警報就會以無線方式發(fā)送到附近的智能手機或平板電腦上。

由于排斥反應(yīng)往往是在悄無聲息中開始的，因此這種裝置可以幫助病人在沒有明顯癥狀的情況下警惕關(guān)鍵的變化。因此，對于那些生命系于移植成功與否的人來說，它能讓他們感到安心。

這項研究的臨床負(fù)責(zé)人、西北醫(yī)學(xué)中心移植腎科醫(yī)生洛倫佐-加?。↙orenzo Gallon）博士說："我注意到，我的許多病人總是感到焦慮--不知道自己的身體是否會排斥移植器官。他們可能已經(jīng)為移植等待了數(shù)年，然后終于從親人或已故捐贈者那里接受了移植。然后，他們的余生都在擔(dān)心器官的健康。我們的新設(shè)備可以提供一些保護，持續(xù)監(jiān)測可以讓他們放心。"

在美國，有超過 25 萬人的腎臟不是與生俱來的，移植手術(shù)本身只是整個過程中重要但微小的一部分。目前，器官的健康狀況是通過跟蹤肌酐和血尿素氮水平的血液檢測來監(jiān)測的，但這些檢測結(jié)果可能會因一些無關(guān)的原因而波動，并導(dǎo)致假陰性和假陽性?；罱M織檢查需要插入長長的探針從器官中提取組織，是一種侵入性檢查，出血、感染、疼痛和損傷附近組織的風(fēng)險較高。

"周轉(zhuǎn)時間可能相當(dāng)長，而且監(jiān)測頻率有限，需要進行異地分析，"加隆說。"可能需要四五天才能得到結(jié)果。而這四、五天對于及時做出治療病人的決定至關(guān)重要。"

西北大學(xué)的研究人員在尋找一種替代方法時，將溫度作為初期移植排斥反應(yīng)的關(guān)鍵生物標(biāo)志物。體溫升高通常伴隨著炎癥，科學(xué)家們在動物模型中也看到了這一點。高達0.6 °C（1.08 °F）的溫度躍升是準(zhǔn)確的紅旗，警告著即將發(fā)生的器官排斥事件。

"器官溫度在正常情況下以每天為周期波動，"第一作者、西北大學(xué)研究生蘇拉比-馬德瓦帕西（Surabhi Madhvapathy）說。"我們觀察到，在移植排斥病例中，溫度會在8小時和12小時內(nèi)出現(xiàn)頻率較高的異常變化。"

該設(shè)備有一個高靈敏度的溫度計，可以檢測到腎臟局部微小的溫度變化。它還可以測量血流量（但事實證明，溫度作為預(yù)警系統(tǒng)更為有效）。

軟傳感器與器官旁邊的小型電子設(shè)備相連；紐扣電池為設(shè)備供電，藍(lán)牙功能將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁浇耐獠恐悄茉O(shè)備。

"所有電子元件都包裹在柔軟的生物相容性塑料中，對腎臟嬌嫩的組織溫和而有彈性，"Madhvapathy 說。"整個系統(tǒng)比四分之一硬幣還小，手術(shù)插入過程快速簡便。"

電子系統(tǒng)配有紐扣電池和藍(lán)牙 圖/西北大學(xué)

將它放置在腎囊下方的器官上，無論身體如何活動，它都能保持在原位。

羅杰斯說："腎囊能使設(shè)備與下層腎臟保持良好的熱接觸。人體是運動的，因此需要處理大量的運動。甚至腎臟本身也會移動。而且腎臟是軟組織，沒有良好的縫合錨點。這些都是令人生畏的工程挑戰(zhàn)，但這個裝置是一個溫和、無縫的接口，避免了損傷器官的風(fēng)險。"

雖然這項首創(chuàng)技術(shù)還需要更大規(guī)模的研究和人體試驗，但科學(xué)家們已經(jīng)在著手改進設(shè)計，以便為紐扣電池充電，從而使該裝置可以終身使用。研究人員還認(rèn)為，這項技術(shù)有可能用于監(jiān)測其他移植器官。

參與該項目的科學(xué)家之一華金-布里瓦博士（Dr. Joaquin Brieva）于2022年9月接受了腎移植手術(shù)，他非常清楚這種實時監(jiān)測設(shè)備對患者生活質(zhì)量的影響。

布里瓦說："移植后兩天內(nèi)，我的腎功能就恢復(fù)正常了。但會擔(dān)心腎臟排斥的可能性。這就是為什么要使用這些強效抗排斥藥物和類固醇。腎臟移植就像在走鋼絲，擔(dān)心感染、藥物并發(fā)癥、各種副作用和腎臟排斥反應(yīng)?？梢酝ㄟ^調(diào)整藥物來緩解部分擔(dān)憂，但腎臟排斥反應(yīng)仍然普遍存在，畢竟移植的腎臟非常珍貴。"

他說："有了這個設(shè)備，我就放心了。它可以捕捉到腎移植中的任何突然變化，并檢測出急性排斥反應(yīng)，而急性排斥反應(yīng)目前沒有任何警告信號。"

這項研究發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。請觀看下面的視頻，了解該裝置的設(shè)計原理。