《Nature子刊》表征水凝胶/深部组织生物力学的微型机电设备

【科研摘要】

在远低于软组织表面的深度，以高精度和实时的方式评估软组织的生物力学，将开辟诊断机会。最近，香港城市大学于欣格助理教授/西北大学Jan-Kai Chang博士/黄永刚院士/John A. Rogers三院院士团队报告了微型电磁设备的开发和应用，每个电磁设备都集成了一个振动执行器和一个软应变感应片，用于动态测量大约1–8 mm深度的皮肤和其他软组织的杨氏模量，具体取决于传感器的特殊设计。

团队通过实验和计算建立了该设备的工作原理，并通过一系列合成和生物材料以及健康志愿者的人体皮肤评估了它们的性能。设备阵列可用于在空间上映射弹性模量并在深度方向上剖析模量。作为实际医疗用途的示例，团队表明该设备可用于精确定位与牛皮癣相关的病变。用于对活组织进行快速，精确的机械表征的紧凑型电子设备可用于监视和诊断一系列健康疾病。相关论文以题为Miniaturized electromechanical devices for the characterization of the biomechanics of deep tissue发表在《Nature Biomedical Engineering》上。

【主图导读】

图1：用于检测软组织弹性模量的毫米级机电系统。

图2：设备操作的实验和仿真结果。

图3：在水凝胶以及猪和人皮肤上的模量测量值。

图4：用于多层样品的模量检测和深度剖析的设计。

图5：通过EMM传感器的小型化设计测量皮肤损伤。

图6：EMM传感器的多路复用阵列，用于组织模量的空间映射。

参考文献：doi.org/10.1038/s41551-021-00723-y

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