刺青可以監測血糖!科學家正在開發石墨烯皮膚,未來人類用皮膚就可上網

能檢測身體狀況的電子紋身。圖片來源:《Angewandte Chemie》期刊

刺青現在是一種時尚、藝術、身分象徵,但在未來,刺青將會是種醫療檢測工具。近期,德國科學家 Ali Yetisen 開發一種特殊的刺青墨水,能夠隨著人體的葡萄糖、血蛋白和 pH 值變化而變色,讓糖尿病、腎臟病的病患與醫師可以隨時監測身體狀況,以更快速的治療疾病。

此研究論文發表在 《Angewandte Chemie》期刊 上。

刺青墨水檢測三大生物指標,讓病患、醫師隨時監控身體狀況

該研究由德國慕尼黑工業大學的 Ali Yetisen 主導。這種刺青墨水刺入人體的方式跟一般的刺青墨水類似,但裡面含有感測物質,可以感測人體內部的葡萄糖濃度、白蛋白濃度、pH 值的變化並改變顏色,讓病患與醫生可以隨時察覺身體狀況。

論文表示,當身體的 pH 值降低,刺青會從黃色變成藍色;血中白蛋白濃度提升,會從白色變淺藍;血糖升高,則會從黃色變深綠色。

Ali Yetisen 表示,這種變測刺青能夠簡單、低成本的監測病患。目前選擇 pH 值、白蛋白和血糖作為監測指標,是因為人體多數疾病都能從這三個指標反應出來,例如白蛋白下降可能是肝腎功能衰竭,血糖過高會導致糖尿病。

目前這款變色刺青已經在豬皮上測試成功,但還沒在人體測試;下一步的計畫是在活體動物測試,看是否有不良反應,離人體測試與臨床治療還有一段距離。

非侵入式的電子紋身也能檢測血糖,科學家也在開發石墨烯皮膚

除了注入人體的變色刺青,貼在皮膚表面的電子紋身(Electronic Tattoo)也是發展方向。除了可以低成本、即時監測之外,還具有非侵入性的特性。

例如 2017 年,北京清華大學發表一種紋身貼紙,透過對皮膚表面施加為小電場,讓皮下組織液的血糖滲到皮膚表面,再透過貼紙上,厚度僅有 3.8 微米的超薄柔性生物感測器件進行測量。目前已經在人體進行臨床實驗,和使用血糖儀或靜脈血測量的結果相關性超過 90%,也沒出現任何不良反應,未來有望被應用在臨床治療。

科學家也在開發石墨烯材料的電子皮膚。由於電子皮膚上的感測器需要具備柔韌性、可伸縮性、舒適性等特性,而石墨烯能夠與皮膚高度貼合,不僅舒適,也提高量測精度,因此是科學家青睞的材料。然而目前市場上還沒有相關產品,石墨烯電子皮膚還在實驗室階段。

柔性電子主要應用將是電子皮膚,未來人類透過皮膚就可聯網

柔性電子正在革新消費性產品,今年三星、華為等廠商皆推出能夠摺疊的手機。然而研究柔性電子的專家—史丹佛大學的鮑哲南教授認為,柔性電子的應用場域主要是電子皮膚,而不是摺疊手機。

鮑哲南表示,電子皮膚最早的應用會是健康監測;不同於智慧手環和智慧手錶等穿戴式裝置,電子皮膚是直接與人體貼合。鮑哲南進一步表示,若電子皮膚技術進步,未來人類就不需要使用手機、手錶等裝置,使用「皮膚」就可以聯網,進行支付、傳訊、資料搜尋等工作。

這個場景聽起來很科幻,甚至會有一些人覺得噁心,但這正是柔性電子科技的發展方向。我們就抱著開放的心態,持續觀察電子皮膚的發展吧。

參考資料來源:
1.《Medical Press》:〈Dermal tattoo sensors for the detection of blood pH change and metabolite levels
2.《Science Alert》:〈These Incredible Real Tattoos Change Colour as Biomarkers Like Glucose Levels Shift
3.《愛范兒》:〈 未未来可能人人纹身,却没人带智能手机出门 | 近未来
(本文提供合作夥伴轉載。首圖來源:《Angewandte Chemie》期刊

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