传感新品
【南京大学:研究实时监测血液高香草酸的高选择性植入式电化学纤维传感器】
高香草酸(HVA)是中枢神经递质多巴胺的主要代谢物。与多巴胺不同,它能够穿过血脑屏障进入血液循环系统。因此,血液中HVA的波动与中枢神经系统(CNS)中多巴胺的活性密切相关。在临床上,多巴胺检测需要通过神经外科手术进行脑脊液的复杂植入式分析,易引起感染和永久性功能损伤。相比之下,血液样本易于收集,植入侵入性较小。因此,血液HVA的动态研究为研究多巴胺活性提供了有力补充。此外,血液中HVA也用作评估精神分裂症进展和相关治疗药物有效性的指标。它还与帕金森病和阿尔茨海默病等神经退行性疾病发病机制有关。因此,实时监测血液中的HVA对研究中枢多巴胺活性、疾病发病机制、评价药物疗效具有重要意义。
然而,体内HVA的实时监测尚未实现。主要的挑战是:血液中存在大量的活性物质,特别是与HVA具有非常相似分子结构的儿茶酚胺及其代谢物。它们与HVA具有非常相似的分子结构,有的仅只有一个功能基团的差异,很难将其与HVA区分开来,也难以实现血液HVA的准确监测。尽管目前可以通过高效液相色谱法或酶联免疫吸附试验(ELISA)来实现血液HVA的临床检测,但由于存在血液采样频率和数量以及需要在实验室长时间分析收集样本的限制,实时监测仍然具有挑战性。因此,开发一种实时监测体内HVA的工具仍然具有重要的意义。
开发了一种高选择性的植入式电化学光纤传感器,实现了实时监测血液中的HVA。HVA的高选择性是通过精心设计的分子印迹聚合物(MIP)来实现的,它只允许精确匹配识别结合位点的分子通过,从而为传感器提供了对HVA的体内选择性。结果表明,该传感器对HVA的反应选择性是儿茶酚胺及其代谢物的12.6倍,在体内的准确度达到97.8%。此外,对传感器的生物相容性进行了评估,未观察到明显的血栓、生物粘连或炎症。该传感器微创注入大鼠尾静脉后,成功监测了多巴胺波动引起的血液HVA浓度平行变化,同时显示了大鼠的兴奋行为。
创新点
1. 分子印迹聚合物(MIP)对HVA的反应选择性是儿茶酚胺及其代谢物的12.6倍;
2. 电化学纤维传感器实现了血液中高香草酸的高选择、实时监测。
关键性结果
图1. 高选择性植入式电化学HVA纤维传感器的原理图和结构表征。(a)可植入光纤传感器无线监测血液中HVA信号的集成系统示意图。(b)扫描电镜观测CNT和CNT- mip电极的图像。(c) CNT和CNT@MIP电极的高分辨率XPS光谱。(d) CNT和CNT- mip电极的傅里叶变换红外光谱。(e)包覆PDMS封装层的HVA传感器的SEM图像。(f)缠绕在玻璃棒上的HVA纤维传感器的照片。
图2. HVA纤维传感器体外电化学传感性能研究。(a) DPV在不同HVA浓度下传感器的响应峰值电流。(b)响应电流与HVA浓度呈线性关系。(c) HVA传感器的选择性测量:添加相同浓度的HVA和一系列干扰物质时的电流响应。(d)碳纳米管和碳纳米管- mip电极对HVA和干扰物质的归一化电流比较。(e) 0 ~ 4周的选择性测量。
图3. HVA纤维传感器的生物相容性。(a)大鼠尾静脉代表性血流彩色多普勒超声图像。(b)对照组和植入组28天后血流速度结果。(c)对照组和植入组大鼠尾静脉28天后的代表性H&E染色切片。(d,e)巨噬细胞标记物CD11b(绿色)和内皮细胞免疫染色显示炎症和血管标记CD31(红色),分别在尾静脉植入或未植入28天。(f) 植入28天后,白细胞(WBC)、淋巴细胞(Lymph)、红细胞(RBC)、血红蛋白(HGB)、红细胞压积(HCT)和血小板的平均计数(PLT)的变化。(g)血清谷草转氨酶(AST)、丙氨酸转氨酶(ALT)、总胆红素水平(TBIL)、尿素(urea)、肌酐(CREA)。(h)主要器官的H&E染色切片。
图4. HVA纤维传感器的体内电化学传感性能。(a)比较从收集的血液样本取得的HVA的非原位校准数据和从HVA纤维传感器取得的结果。(b) HVA传感器在体外28天的稳定灵敏度(蓝点)。HVA纤维传感器植入大鼠尾静脉28天进行体外测试(红点)。红点与蓝点比较无明显差异,表明体内灵敏度稳定。(c) HVA纤维传感器在大鼠尾静脉植入28天的稳定阻抗幅值。(d)左旋多巴颅内注射及其代谢途径示意图。(e)左旋多巴颅内注射后海马多巴胺浓度(收集脑组织的离地数据)和血液HVA浓度(使用HVA纤维传感器的综合系统的身体读数)的变化。(f)对照组和模型组大鼠EPM升高的代表性痕迹。(g−j) EPM检验统计量。
利用分子印迹聚合物开发了一种植入式电化学HVA纤维传感器,实现了体内HVA的高选择性(>12.6倍)、准确性(97.8%)和实时监测。本研究不仅为血液中HVA浓度的实时监测提供了一种有前景的工具,对低侵入性中枢多巴胺活性的研究、疾病诊断和药物疗效评价具有重要意义,而且为提高植入式电化学传感器的选择性提供了一种通用策略,从而拓宽了植入式电化学传感器的应用领域。
传感动态
【湖南长沙瞄准这个“千亿级”产业,共探智能传感器与空天物联技术创新发展】
6月29日,智能传感器与空天物联产业高峰论坛在世界计算·长沙智谷举办,本次高峰论坛为各界搭建一个交流合作的平台,共同推动智能传感器与空天物联技术的创新发展。
在企业家交流环节,来自深圳市智能传感行业协会和深圳市至高装备研究院的专家学者分享了行业最新的发展趋势,多位上市公司、小巨人企业、知名企业等代表也分享了在智能传感器与空天物联领域的最新研究成果和实践经验。
现场从先进的智能传感器技术研发,到其在空天物联中的广泛应用;从产业生态的构建,到市场前景的展望,每一个话题都激发了大家的思考,为产业的进一步发展提供了新的思路和方向。与会嘉宾各抒己见,思想碰撞的火花不断闪现,为产业发展提供了丰富的思路和宝贵的建议。
参会者纷纷表示,此次高峰论坛不仅拓宽了视野,增进了对行业发展的了解,更促进了产学研各界的合作与交流。相信通过本次论坛的成功举办,将有力推动智能传感器与空天物联产业的快速发展,为我国科技创新和经济社会发展注入新的动力。
世界计算·长沙智谷项目负责人表示,项目将与园区生态企业携手共建18大类智慧场景,开发百余款应用,落地600余个子场景,未来将通过园区海量场景带动相关产业的发展,与企业共建共赢。世界计算·长沙智谷依托世界一流的算力和园区服务,为智能传感器与空天物联等新兴产业发展提供良好的发展环境和丰富的落地场景。
【飞行中分辨率最高伽马射线传感器制成,有助提升对小行星等天体的研究和探测能力】
据物理学家组织网6月28日报道,美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室(LLNL)表示,该机构科学家成功研制出了在太空飞行中分辨率最高的伽马射线传感器——高纯度锗(HPGe)伽马射线传感器。这一创新性技术将极大地提升科学家对小行星等天体的研究和探测能力。
该传感器是LLNL与约翰斯·霍普金斯大学科学家合作研发的大型伽马射线光谱仪(GRS)的重要组成部分。去年10月13日,GRS已随美国太空探索技术公司“猎鹰”重型火箭携带的“普赛克”探测器进入太空。作为人类首个拜访太阳系最大金属小行星“普赛克”的“使者”,该探测器肩负着重要的科学使命。
发射后的测试结果显示,HPGe伽马射线传感器的分辨率高达2.1千电子伏,远超该实验室2004年为水星任务“信使”号探测器所研制的伽马射线传感器,后者的分辨率为5千电子伏。
研究人员表示,在实验室实现高分辨率固然令人欣慰,但真正令人惊叹的是在发射和严苛的太空飞行条件下保持这种分辨率。更高分辨率的伽马射线传感器可帮助“普赛克”探测器更好地识别同名小行星表面的化学元素。
“普赛克”探测器目前距离地球约4亿公里。它将在长达6年的旅途中行进32亿公里。“普赛克”小行星以金属为主,被认为是太阳系发展早期物质碰撞产生的残余。对“普赛克”的探索将使科学家能够“真正访问行星内核”,为揭示行星内部世界奥秘提供前所未有的机会。
【奥迪威2023年权益分派每10股派现2元 共计派发现金红利2822.97万元】
奥迪威近日发布2023年年度权益分派实施公告,公司2023年年度权益分派方案为:以公司现有总股本141,148,348股为基数,向全体股东每10股派2元人民币现金。
本次权益分派基准日合并报表归属于母公司的未分配利润为313,330,478.23元,母公司未分配利润为230,303,499.21元。本次权益分派共计派发现金红利28,229,669.60元。
公司披露2023年年度报告显示,2023年归属于上市公司股东的净利润76,980,517.79元,较上年同期增长45.32%。
资料显示,奥迪威是专业从事智能传感器和执行器及相关应用的研究、设计、生产和销售的高新技术企业,是国内超声波传感器和相关执行器的领先厂商,掌握了换能芯片制备、产品结构设计、智能算法和精密加工等方面的核心技术,致力于成为物联网感知层和执行层核心部件及其解决方案的主要提供方。
【面对美国芯片业重大缺口 拜登政府准备砸钱补救】
7月2日,拜登政府正在启动一项计划以培养美国计算机芯片劳动力,避免劳动力短缺威胁到国内半导体生产。
该计划被称为劳动力伙伴联盟(workforce partner alliance),将利用预留给新国家半导体技术中心(NSTC)的50亿美元联邦资金中的一部分。NSTC计划向多达10个劳动力发展项目授予补贴,每个项目的预算在50万美元至200万美元之间不等。该中心还将在未来几个月启动额外的申请程序,官员们将在考虑所有提案后确定总体支出水平。
这些资金来自2022年通过的《芯片与科学法案》,该法案拨款390亿美元用于促进美国芯片制造,另外拨款110亿美元用于半导体研发,其中涵盖NSTC。作为对美国政府激励措施的回应,企业们承诺投资金额将超过政府补贴的10倍,这些投资的激增将重塑全球半导体供应链。美国政府在周一启动的计划,是该法案第一次以劳动力为重点进行拨款。
行业和政府官员已经警告称,如果没有大量的劳动力投资,企业计划新建的工厂可能会步履蹒跚。美国的目标是到2030年时生产全球至少五分之一的最先进芯片。但是一些人估计,到那时,美国的技术人员缺口将达到9万人。
“我们必须建立一个国内半导体劳动力生态系统,以支持该行业的预期增长。”非营利组织Natcast的劳动力发展项目高级经理迈克尔·巴恩斯(Michael Barnes)表示。Natcast为运营NSTC而成立。
自从美国总统拜登在两年前签署《芯片法案》以来,已有50多所社区大学宣布了新的或扩大半导体相关项目。美国四个最大的芯片法案制造业拨款涵盖英特尔、台积电、三星电子和美光科技,每个项目都包括4000万美元到5000万美元的专用劳动力资金。
周一,美国商务部公布了该法案的第12笔拨款:向美国芯片代工厂Rogue Valley Microdevices提供670万美元资金。这笔资金将用于支持该公司在佛罗里达州建造一座新工厂,专注于国防和生物医学应用芯片。
审核编辑 黄宇
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