界面稳定的纤维传感器用于羊水实时监测

1. 痛点问题

全球范围内妊娠疾病的发病率和患病率令人担忧，每年全球有超过20,000,000例高风险妊娠和2,600,000例胎儿死亡。其中，宫内缺氧、宫内感染和母婴血型不容的发生率分别为38.5％、10％和25％，这些疾病可以通过分析羊水中生化物质的异常提前预警。如果在妊娠期可以对羊水中的生化物质进行实时监测，就有可能在这些疾病发生初期及时干预，提升母胎安全。

然而，在胎儿发育过程中，羊膜起着保护作用，其厚度仅为 20–50 μm，当被检测设备持续穿透时，容易发生破裂。与其他组织相比，羊膜含有较少的免疫细胞和修复因子，再生能力较差。在动态变形过程中，~0.28 N 的力就会导致羊膜破裂。而且，变形产生的应力会诱导基质金属蛋白酶增加和细胞外基质降解，进而加剧羊膜破裂，导致羊水感染、胎儿流产。因此，目前还没有方法可以实现妊娠期间羊水生化动力学的实时监测。

2. 解决方案

近日，南京大学张晔课题组开发设计了一种界面稳定的纤维传感器，用于实时监测妊娠期羊水中的生化动力学。通过开发生物界面匹配的高分子凝胶涂层，该传感器可以实现与羊膜组织快速黏附、促羊膜再生和植入周期均匀的应力分布，维持羊水稳定。当妊娠期突发疾病时，传感器实时监测到羊水中的生化异常并发出预警，极大改善了胎儿的存活率和发育状况。

3. 竞争优势分析

1）植入后的纤维传感器在形态上类似于皮肤表面的毛发，且表现出优异的响应性能和高生物相容性；

2) 传感器实时检测的生化信号与临床金标准（体外断点测量）相比，准确度高达98%；

3) 通过将纤维传感器与柔性芯片集成，实现了对妊娠疾病的早期检测预警。具体而言，纤维传感器将检测到的生化信号转换为电信号，然后由柔性芯片收集并处理，通过蓝牙无线传输至手机，从而实现对生化物质的持续实时监测。