"我在体内植入了一个芯片，能测量很多东西" 真相是……

现代互联网社会中，收集名人的一举一动总能牵动亿万网平易近的心。昨天，某位年夜佬植入"检测芯片"的新闻又引起了社交媒体上的普遍会商。

1．本相是？

从现有的信息来看，所谓皮下植入芯片的事，应该是这位业外人士的理解和现实环境呈现了必然的误差。据春雨大夫微旌旗灯号介绍，他采办的应该并不是他本身所说的"能检测多种参数"的芯片，而是2017年方才被美国FDA核准上市的雅培瞬感扫描式血糖仪。

其实，与其说这是一莳植入体内的芯片，倒不如说它更接近一种可穿戴式血糖监测设备。

该型血糖仪本家儿要由敷贴传感器和数据读取器两部门组成。

此中，敷贴式传感器是这一设备的本家儿要工作部件，它由一个纽扣状的电旌旗灯号阐发与发射元件和一根长约6毫米的藐小电化学探针组成。而这套系统的奥秘，就藏在它的探针里面。这根藐小的探针，素质上是由半透膜包裹着的一组葡萄糖电化学感应电极。因为它的尺寸很小，就比力轻易在不引起猛烈痛苦悲伤的环境下穿透表皮层与真皮层（如探针过短，无法扎透表皮层，则测量不到有意义的旌旗灯号），进入皮下组织中，并与组织间液亲密接触。

在一段时候的浸泡之后，组织间液中的葡萄糖等小分子，就会渗入经由过程探针上起庇护感化的半透膜，接触到感应电极，并在电极上包被的葡萄糖氧化酶的感化下，被氧化当作葡萄糖酸。而在这一过程中，也会发生易于分化，放出电子的副产品（过氧化氢），从而被探针上电极检测到。这个道理与此刻常见的电化学指尖血糖检测手艺并无太年夜差别。

要说特别之处，本家儿如果利用了一种被称为"有线酶手艺（wired enzyme technology）"特别的氧化酶固心猿意马方式。利用这种方式固心猿意马在金属电极上的氧化酶，有着比传统方式更好的电子传输效率和化学不变性，能在体内情况下维持正常活性十余天而不发生掉活变性。就是这项化学手艺冲破，使得在体内情况下的持续血糖监测当作为可能。

^{"有线酶手艺"的道理，葡萄糖分子与氧化酶接触后，发生的电旌旗灯号可由聚合物链式传到至电极上（图片来自公开的会议陈述）}

比拟于敷贴式探针所具备的科技含量，这套监测系统内附带的数据读取器，其实并没有太多黑科技，它的功能本家儿要就是领受从敷贴式传感器上无线发来的旌旗灯号，并把这个旌旗灯号转化为一般人可以理解的血糖示数。

行笔至此，大师就会发现，这种设备并不是真正意义上的植入式芯片。

2. 植入式芯片是幻想吗？不是，确实已经有了

可大师也不必掉望，真正的植入式血糖监测芯片也已经初露真容了。

^{皮下植入式血糖传感芯片示意图，光化学传感器将血糖旌旗灯号传输至中转器，最终经由过程手机软件无线读取（图片来自eversense 官方宣传片）}

就在四个月前，美国的Eversense公司发布了一条目真正可植入皮下的可持续血糖监控（CGM）芯片。

与雅培的电化学检测方案分歧，Eversense采用了荧光方式进行血糖检测。简单来说，植入体内的微传感器上，用来与组织间液接触的部门不再是电极探针，而是一种对葡萄糖浓度敏感的荧光高分子聚合物（具体材料并未公开）。在葡萄糖浓度较高的环境下，这种荧光聚合物会有较高的量子效率（quantum yield）。反之，在血糖浓度较低时，这种材料的量子效率也会降低。因为荧光旌旗灯号需要外界光源激发，这种芯片里也内置了一枚小型的特心猿意马波长LED光源。而被激发后发生的荧光旌旗灯号，则经由过程芯片内集当作的微型光敏元件转化为电旌旗灯号。

也就是说，在激发光强度年夜致不异的环境下，传感器领受到的荧光旌旗灯号强度，与血糖浓度年夜致呈正比。当体内植入的芯片读出了血糖程度后，它会将这一示数经由过程蓝牙发送至离他仅有几毫米之隔的贴皮式旌旗灯号中转器，并经由过程它输出到用户的手机上。

与雅培的产物比拟，Eversense声称它们的这一产物拥有更长时候（约三个月）的体内寿命，若是这一参数靠得住，它的利用时限将能达到雅培产物的六倍。但值得注重的是，因为上市时候很短，该产物的靠得住性，尚未获得美国医疗监管部分的承认。在此之外，有机荧光材料也经常会呈现光致褪色的环境，导致旌旗灯号强度较初始值降低。这个问题来历于分子自己的光化学性质，很难规避。小我认为，该产物在利用一段时候之后的机能，仍需谨严不雅察。

3. 能"测良多工具"的植入式芯片还在路上呢

虽说可植入式生物传感器，至今已经取得了庞大的进展，但现有的产物在手艺上仍然有一些不足之处。

此中最要紧的问题，就是它们相对较短的寿命。哪怕是设计寿命三个月的皮下芯片，也需要在一年内改换数次。谁会但愿在植入一个芯片后几个月，再进行一次手术将其掏出？这听起来就很疾苦啊！

其次，出于手艺程度的限制，无论是雅培的产物，仍是Eversense的新手艺，它们都无法做到货真价实的持续监测。为了不使血糖敏感材料过快掉活，它们都采纳了每隔十几分钟检测一个数据点的方案，这在检测瞬时血糖转变时仍然稍显不足。

为领会决这些问题，科学家们正在进行多种偏向的手艺攻关。近些年出处于材料和化学科学的快速成长，基于半导体纳米线，量子点，石墨烯，荧光共振能量转移等手艺的葡萄糖检测方式层出不穷，日新月异。

笔者衷心地但愿，这些手艺进展能最终带来更有吸引力的产物。

https://zhuanlan.zhihu.com/p/44962940（这是中科院之声之前报道过的一个新闻）

^{一个典型的植入式颅内传感器，图片来自论文}

除了监测血糖的植入式血糖传感芯片外，大师可能更存眷监测其它参数的植入式生物传感器。

这些年，它们也在飞速成长。此中进展最快的，是脑脊液/腹水的多参数检测芯片。这类手艺本家儿要着眼于对颅内压，颅内温度，脑脊液葡萄糖浓度，疾病标记物浓度，各类离子浓度等进行及时监测。这类手艺对急性脑毁伤，开颅手术患者的疗效和生命体征监测有着至关主要的意义。除此以外，因为急性传染反映起病急，预后凶恶，包罗作者在内的多个研究组也在着手开辟能及时检测数个传染免疫指标的可植入式传感芯片。

不外，我在这里要给大师泼一盆冷水，因为这两种传感器的功能，较葡萄糖传感器复杂良多，宿世界上临时还没有能进入市场的产物。不外我愿意相信，跟着手艺的不竭前进，这类较为复杂的植入式传感芯片，也会很快呈现在大师的视野里。

（本文中标明来历的图片均已获得授权）

出品：科普中国

作者：外密子

监制：中国科学院计较机收集信息中间

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