[科普中國]-我在體內(nèi)植入了一個芯片，真相是...

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)社會中，網(wǎng)絡名人的一舉一動總能牽動億萬網(wǎng)民的心。昨天，某位大佬植入“檢測芯片”的新聞又引起了社交媒體上的廣泛討論。

圖源：新浪微博

圖源：春雨醫(yī)生微博

**1．**真相是？

從現(xiàn)有的信息來看，所謂皮下植入芯片的事，應該是這位業(yè)外人士的理解和實際情況出現(xiàn)了一定的偏差。據(jù)春雨醫(yī)生微信號介紹，他購買的應該并不是他自己所說的“能檢測多種參數(shù)”的芯片，而是2017年剛剛被美國FDA批準上市的雅培瞬感掃描式血糖儀。

其實，與其說這是一種植入體內(nèi)的芯片，倒不如說它更接近一種可穿戴式血糖監(jiān)測設備。

圖源：百度圖庫

該型血糖儀主要由敷貼傳感器和數(shù)據(jù)讀取器兩部分構成。

其中，敷貼式傳感器是這一設備的主要工作部件，它由一個紐扣狀的電信號分析與發(fā)射元件和一根長約6毫米的細小電化學探針構成。而這套系統(tǒng)的奧秘，就藏在它的探針里面。**這根細小的探針，**本質上是由半透膜包裹著的一組葡萄糖電化學感應電極。由于它的尺寸很小，就比較容易在不引起劇烈疼痛的情況下穿透表皮層與真皮層（如探針過短，無法扎透表皮層，則測量不到有意義的信號），進入皮下組織中，并與組織間液親密接觸。

在一段時間的浸泡之后，組織間液中的葡萄糖等小分子，就會滲透通過探針上起保護作用的半透膜，接觸到感應電極，并在電極上包被的葡萄糖氧化酶的作用下，被氧化成葡萄糖酸。而在這一過程中，也會產(chǎn)生易于分解，放出電子的副產(chǎn)物（過氧化氫），從而被探針上電極檢測到。這個原理與現(xiàn)在常見的電化學指尖血糖檢測技術并無太大差異。

要說特殊之處，主要是使用了一種被稱為“有線酶技術（wired enzyme technology）”特殊的氧化酶固定方法。使用這種方法固定在金屬電極上的氧化酶，有著比傳統(tǒng)方法更好的電子傳輸效率和化學穩(wěn)定性，能在體內(nèi)環(huán)境下維持正?；钚允嗵於话l(fā)生失活變性。就是這項化學技術突破，使得在體內(nèi)環(huán)境下的連續(xù)血糖監(jiān)測成為可能。

“有線酶技術”的原理，葡萄糖分子與氧化酶接觸后，產(chǎn)生的電信號可由聚合物鏈式傳到至電極上（圖片來自公開的會議報告）

**相比于敷貼式探針所具備的科技含量，這套監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)附帶的數(shù)據(jù)讀取器，其實并沒有太多黑科技，**它的功效主要就是接收從敷貼式傳感器上無線發(fā)來的信號，并把這個信號轉化為一般人可以理解的血糖示數(shù)。

行筆至此，大家就會發(fā)現(xiàn)，這種設備并不是真正意義上的植入式芯片。

2. 植入式芯片是幻想嗎？不是，確實已經(jīng)有了

可大家也不必失望，真正的植入式血糖監(jiān)測芯片也已經(jīng)初露真容了。

皮下植入式血糖傳感芯片示意圖，光化學傳感器將血糖信號傳輸至中轉器，最終通過手機軟件無線讀取 （圖片來自eversense 官方宣傳片）

就在四個月前，美國的Eversense公司發(fā)布了一款真正可植入皮下的可持續(xù)血糖監(jiān)控（CGM）芯片。

與雅培的電化學檢測方案不同，Eversense采用了熒光方法進行血糖檢測。簡單來說，植入體內(nèi)的微傳感器上，用來與組織間液接觸的部分不再是電極探針，而是一種對葡萄糖濃度敏感的熒光高分子聚合物（具體材料并未公開）。在葡萄糖濃度較高的情況下，這種熒光聚合物會有較高的量子效率（quantum yield）。反之，在血糖濃度較低時，這種材料的量子效率也會降低。由于熒光信號需要外界光源激發(fā)，這種芯片里也內(nèi)置了一枚小型的特定波長LED光源。而被激發(fā)后產(chǎn)生的熒光信號，則通過芯片內(nèi)集成的微型光敏元件轉化為電信號。

也就是說，在激發(fā)光強度大致相同的情況下，傳感器接收到的熒光信號強度，與血糖濃度大致呈正比。當體內(nèi)植入的芯片讀出了血糖水平后，它會將這一示數(shù)通過藍牙發(fā)送至離他僅有幾毫米之隔的貼皮式信號中轉器，并通過它輸出到用戶的手機上。

與雅培的產(chǎn)品相比，Eversense聲稱它們的這一產(chǎn)品擁有更長時間（約三個月）的體內(nèi)壽命，如果這一參數(shù)可靠，它的使用時限將能達到雅培產(chǎn)品的六倍。但值得注意的是，由于上市時間很短，**該產(chǎn)品的可靠性，尚未得到美國醫(yī)療監(jiān)管部門的認可。**在此之外，有機熒光材料也常常會出現(xiàn)光致褪色的情況，導致信號強度較初始值降低。這個問題來源于分子本身的光化學性質，很難規(guī)避。個人認為，該產(chǎn)品在使用一段時間之后的性能，仍需謹慎觀察。

3. 能“測很多東西”的植入式芯片 還在路上呢

雖說可植入式生物傳感器，至今已經(jīng)取得了巨大的進展，但現(xiàn)有的產(chǎn)品在技術上仍然有一些不足之處。

其中最要緊的問題，就是它們相對較短的壽命。哪怕是設計壽命三個月的皮下芯片，也需要在一年內(nèi)更換數(shù)次。誰會希望在植入一個芯片后幾個月，再進行一次手術將其取出？這聽起來就很痛苦?。?/p>

其次，出于技術水平的限制，無論是雅培的產(chǎn)品，還是Eversense的新技術，**它們都無法做到貨真價實的連續(xù)監(jiān)測。**為了不使血糖敏感材料過快失活，它們都采取了每隔十幾分鐘檢測一個數(shù)據(jù)點的方案，這在檢測瞬時血糖變化時仍然稍顯不足。

為了解決這些問題，科學家們正在進行多種方向的技術攻關。近些年來由于材料和化學科學的快速發(fā)展，基于半導體納米線，量子點，石墨烯，熒光共振能量轉移等技術的葡萄糖檢測方法層出不窮，日新月異。

筆者衷心地希望，這些技術進展能最終帶來更有吸引力的產(chǎn)品。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/44962940 （這是中科院之聲之前報道過的一個新聞）

一個典型的植入式顱內(nèi)傳感器，圖片來自論文

除了監(jiān)測血糖的植入式血糖傳感芯片外，大家可能更關注監(jiān)測其它參數(shù)的植入式生物傳感器。

這些年，它們也在飛速發(fā)展。其中進展最快的，是**腦脊液****/**腹水的多參數(shù)檢測芯片。這類技術主要著眼于對顱內(nèi)壓，顱內(nèi)溫度，腦脊液葡萄糖濃度，疾病標志物濃度，各類離子濃度等進行實時監(jiān)測。這類技術對急性腦損傷，開顱手術患者的療效和生命體征監(jiān)測有著至關重要的意義。除此以外，由于急性感染反應起病急，預后兇險，包括作者在內(nèi)的多個研究組也在著手開發(fā)能實時檢測數(shù)個感染免疫指標的可植入式傳感芯片。

不過，**我在這里要給大家潑一盆冷水，由于這兩種傳感器的功能，較葡萄糖傳感器復雜很多，世界上暫時還沒有能進入市場的產(chǎn)品。**不過我愿意相信，隨著技術的不斷進步，這類較為復雜的植入式傳感芯片，也會很快出現(xiàn)在大家的視野里。

（本文中標明來源的圖片均已獲得授權）