北航、纳米能源所和第二军医大学合作：心功能评估与心脏监护的自驱动超灵敏心内压传感器
近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波教授研究团队，中科院北京纳米能源与系统研究所李舟研究员与王中林院士研究团队和第二军医大学附属长海医院胸心外科张浩教授团队三方合作于《Advanced Functional Materials》（先进功能材料IF：13.325 ）在线发表了题为“Transcatheter Self-poweredUltrasensitive Endocardial Pressure Sensor”的研究成果——应用于心功能评估与心血管疾病监测的自驱动超灵敏心内压传感器。北京航空航天大学生物与医学工程学院博士生刘卓和石波璟、北京纳米能源与系统研究所博士生欧阳涵、第二军医大学附属长海医院马也博士为该论文共同第一作者，樊瑜波教授、张浩教授、李舟研究员和王中林院士为通讯作者，北京航空航天大学为第一单位。
心力衰竭（简称心衰）是全球公共卫生问题，全世界约有2300万心衰患者，且每年新增患者200万名。中国心衰患者约500万，五年生存率＜50％。心衰是指由于心脏的收缩功能和（或）舒张功能发生障碍，心脏泵血不足而发生的呼吸困难、无力、疲劳、劳动力丧失等，导致患者生活质量低下，并带来沉重经济负担。心脏泵血能力的关键指标是心内压力，如心房和心室压力。心内压是评估心脏功能的重要参数，对心衰患者具有重要的临床意义。心内压通常通过侵入性心脏导管插入术来监测，价格昂贵且难以实现实时连续的数据采集。在实际应用中，间歇性测量也可能引起偶发性症状的遗漏而导致误诊。因此，临床上急需开发一种微创的、高灵敏度、低成本传感器来实时监测心内压。
自驱动心内压监测系统
本研究工作基于摩擦纳米发电机的基本原理，研制出首个能够通过微创手术进入心腔内监测心内压的自驱动心内压传感器（SEPS）。博士研究生刘卓和欧阳涵运用高压电晕放电极化聚合物摩擦层，使得尺寸微型化的SEPS（1 cm × 0.5 cm × 0.1 cm）的最高输出电压达到6.2 V，比对照组高6倍。在马也博士与石波璟博士的协助下，SEPS结合导管通过微创手术进入大型哺乳动物猪的心腔。实验结果表明该器件对压力变化有超高灵敏度(1.195 mV/mmHg)和优异的线性度（R2=0.997），对于心房内的较低压力与心室内的较高压力都有很好的测量效果。在动物实验中偶发的心律失常事件，如早搏、室颤等，也被SEPS实时监测到。同时，研究者通过血液相容性、长效稳定性等实验，证明SEPS有良好的生物安全性，具有长期植入体内工作的能力。
该工作是首个基于摩擦纳米发电机构建植入式心内压监测器件的研究，具有向医疗器件发展的重要潜力，为微型化植入式自驱动医疗传感器件的研究提供了新的思路。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.201807560
来源：北京航空航天大学
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