"我在體內植入了一個芯片，能測量很多東西" 真相是……

現代互聯網社會中，收集名人的一舉一動總能牽動億萬網平易近的心。昨天，某位年夜佬植入"檢測芯片"的新聞又引起了社交媒體上的普遍會商。

1．本相是？

從現有的信息來看，所謂皮下植入芯片的事，應該是這位業外人士的理解和現實環境呈現了必然的誤差。據春雨大夫微旌旗燈號介紹，他采辦的應該并不是他本身所說的"能檢測多種參數"的芯片，而是2017年方才被美國FDA核準上市的雅培瞬感掃描式血糖儀。

其實，與其說這是一蒔植入體內的芯片，倒不如說它更接近一種可穿戴式血糖監測設備。

該型血糖儀本家兒要由敷貼傳感器和數據讀取器兩部門組成。

此中，敷貼式傳感器是這一設備的本家兒要工作部件，它由一個紐扣狀的電旌旗燈號闡發與發射元件和一根長約6毫米的藐小電化學探針組成。而這套系統的奧秘，就藏在它的探針里面。這根藐小的探針，素質上是由半透膜包裹著的一組葡萄糖電化學感應電極。因為它的尺寸很小，就比力輕易在不引起猛烈痛苦悲傷的環境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旌旗燈號），進入皮下組織中，并與組織間液親密接觸。

在一段時候的浸泡之后，組織間液中的葡萄糖等小分子，就會滲入經由過程探針上起庇護感化的半透膜，接觸到感應電極，并在電極上包被的葡萄糖氧化酶的感化下，被氧化當作葡萄糖酸。而在這一過程中，也會發生易于分化，放出電子的副產品（過氧化氫），從而被探針上電極檢測到。這個道理與此刻常見的電化學指尖血糖檢測手藝并無太年夜差別。

要說特別之處，本家兒如果利用了一種被稱為"有線酶手藝（wired enzyme technology）"特別的氧化酶固心猿意馬方式。利用這種方式固心猿意馬在金屬電極上的氧化酶，有著比傳統方式更好的電子傳輸效率和化學不變性，能在體內情況下維持正常活性十余天而不發生掉活變性。就是這項化學手藝沖破，使得在體內情況下的持續血糖監測當作為可能。

^{"有線酶手藝"的道理，葡萄糖分子與氧化酶接觸后，發生的電旌旗燈號可由聚合物鏈式傳到至電極上（圖片來自公開的會議陳述）}

比擬于敷貼式探針所具備的科技含量，這套監測系統內附帶的數據讀取器，其實并沒有太多黑科技，它的功能本家兒要就是領受從敷貼式傳感器上無線發來的旌旗燈號，并把這個旌旗燈號轉化為一般人可以理解的血糖示數。

行筆至此，大師就會發現，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，確實已經有了

可大師也不必掉望，真正的植入式血糖監測芯片也已經初露真容了。

^{皮下植入式血糖傳感芯片示意圖，光化學傳感器將血糖旌旗燈號傳輸至中轉器，最終經由過程手機軟件無線讀取（圖片來自eversense 官方宣傳片）}

就在四個月前，美國的Eversense公司發布了一條目真正可植入皮下的可持續血糖監控（CGM）芯片。

與雅培的電化學檢測方案分歧，Eversense采用了熒光方式進行血糖檢測。簡單來說，植入體內的微傳感器上，用來與組織間液接觸的部門不再是電極探針，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環境下，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。因為熒光旌旗燈號需要外界光源激發，這種芯片里也內置了一枚小型的特心猿意馬波長LED光源。而被激發后發生的熒光旌旗燈號，則經由過程芯片內集當作的微型光敏元件轉化為電旌旗燈號。

也就是說，在激發光強度年夜致不異的環境下，傳感器領受到的熒光旌旗燈號強度，與血糖濃度年夜致呈正比。當體內植入的芯片讀出了血糖程度后，它會將這一示數經由過程藍牙發送至離他僅有幾毫米之隔的貼皮式旌旗燈號中轉器，并經由過程它輸出到用戶的手機上。

與雅培的產物比擬，Eversense聲稱它們的這一產物擁有更長時候（約三個月）的體內壽命，若是這一參數靠得住，它的利用時限將能達到雅培產物的六倍。但值得注重的是，因為上市時候很短，該產物的靠得住性，尚未獲得美國醫療監管部分的承認。在此之外，有機熒光材料也經常會呈現光致褪色的環境，導致旌旗燈號強度較初始值降低。這個問題來歷于分子自己的光化學性質，很難規避。小我認為，該產物在利用一段時候之后的機能，仍需謹嚴不雅察。

3. 能"測良多工具"的植入式芯片還在路上呢

雖說可植入式生物傳感器，至今已經取得了龐大的進展，但現有的產物在手藝上仍然有一些不足之處。

此中最要緊的問題，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，也需要在一年內改換數次。誰會但愿在植入一個芯片后幾個月，再進行一次手術將其掏出？這聽起來就很疾苦啊！

其次，出于手藝程度的限制，無論是雅培的產物，仍是Eversense的新手藝，它們都無法做到貨真價實的持續監測。為了不使血糖敏感材料過快掉活，它們都采納了每隔十幾分鐘檢測一個數據點的方案，這在檢測瞬時血糖轉變時仍然稍顯不足。

為領會決這些問題，科學家們正在進行多種偏向的手藝攻關。近些年出處于材料和化學科學的快速成長，基于半導體納米線，量子點，石墨烯，熒光共振能量轉移等手藝的葡萄糖檢測方式層出不窮，日新月異。

筆者衷心地但愿，這些手藝進展能最終帶來更有吸引力的產物。

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傳感器，圖片來自論文}

除了監測血糖的植入式血糖傳感芯片外，大師可能更存眷監測其它參數的植入式生物傳感器。

這些年，它們也在飛速成長。此中進展最快的，是腦脊液/腹水的多參數檢測芯片。這類手藝本家兒要著眼于對顱內壓，顱內溫度，腦脊液葡萄糖濃度，疾病標記物濃度，各類離子濃度等進行及時監測。這類手藝對急性腦毀傷，開顱手術患者的療效和生命體征監測有著至關主要的意義。除此以外，因為急性傳染反映起病急，預后兇惡，包羅作者在內的多個研究組也在著手開辟能及時檢測數個傳染免疫指標的可植入式傳感芯片。

不外，我在這里要給大師潑一盆冷水，因為這兩種傳感器的功能，較葡萄糖傳感器復雜良多，宿世界上臨時還沒有能進入市場的產物。不外我愿意相信，跟著手藝的不竭前進，這類較為復雜的植入式傳感芯片，也會很快呈現在大師的視野里。

（本文中標明來歷的圖片均已獲得授權）

出品：科普中國

作者：外密子

監制：中國科學院計較機收集信息中間

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