华中科技大学博士后团队研发注射式传感器
植入“一滴水”就能监测颅内压力
湖北日报全媒记者 王『成龙』
通讯员 楚仁轩
“只需向颅腔内‘打一针’，注射一小滴‘水滴’，就能实时监测颅内压力情况。眼下，我们正尝试将这项技术运用到膀胱、肌肉等多个身体部位的腔内压力监测中。”12月9日，华中科技大学光电信息楼E704号实验室内，该校集成电路学院副教授唐瀚川和团队成员正结合不同身体部位的特点，尝试对全降解注射式传感器颅内压无线🛜监测技术进行迭代升级。
颅内压力是评估脑部状况的关键生命体征。当患者出现脑出血、『肿瘤』等情况时，都会造成颅内压力异常升高，导致昏迷、神经功能损伤，甚至危及生命。对于这些患者，持续、精准的颅内压监测是指导治疗、判断预后的“生命线”。
“颅腔就像一个密闭的房间。目前，临床上广泛使用的颅腔压力监测方式，就像往房间里‘开窗拉电线’——医生需要在患者颅骨上钻开一个小孔，将一根直径约1至2毫米、长约3厘米、内含电子器件的传感器伸进颅腔，并通过电缆与外部显示器相连。”唐瀚川说，监测通常需持续数天甚至一周，患者需要一直戴着外露的电缆并保持伤口开放，不仅增加感染风险，行动也极为不便，监测完成后需专门从颅腔内取出传感器。
唐瀚川和团队成员从2018年起，开始研究全降解注射式传感器颅内压无线🛜监测技术。唐瀚川说，他们研发的传感器大小仅约1至2立方毫米，由水凝胶制成，摸起来像果冻，这种材料通常被用于给伤口止血。通过类似打针的方式，将传感器植入颅腔，完成所需的监测后，可被人体吸收，无需再取出。其成本仅为目前广泛使用的传统颅内压力监测设备的十分之一。这种传感器不仅能监测压力，还可以监测温度和酸碱度，这对于帮助医生判断患者颅内的炎症水平、癌细胞环境等有很大帮助。
实现这一技术的核心难点，在于如何让这种可降解、不含电子器件的“果冻”材料，在具备高精度感应功能的同时，还能实现信号的无线🛜传输。唐瀚川说，团队设计出一种特殊的“空气腔微结构”，也就是在材料内部制造许多充满空气的“小镜子”，通过“小镜子”反射超声波。当颅内压力变化时，这些“小镜子”就会发生形变，其反射回波也会随之变化，由此精确计算出压力值。
“这项前沿技术，涉及电子、物理、化学、新材料、信息等多个学科。”唐瀚川坦言，是湖北对科技创新实打实的支持，助推他和团队勇闯科研“无人区”。
今年31岁的唐瀚川，在华中科技大学完成从本科到博士的深造，并留校开展博士后研究。去年博士后出站之后，他选择留在湖北继续开展科研。科研期间，唐瀚川获得了武汉市自然科学基金的支持。在博士后入站、在站不同阶段，他也得到湖北省对博士后提供的一系列经费支持。
2024年，这项研究成果在国际顶级期刊《自然》（Nature）上发表。目前，这项技术正处在从“书架”走向“货架”的关键阶段。唐瀚川说，团队已着手相关资质的申请，并联系相关企业推动产品量产。
据预测，颅内压监测的全球市场规模，未来有望达到上百亿元。“湖北生物医药产业基础雄厚，在推动创新技术落地转化的过程中，所需的产业资源都能触手可及。”唐瀚川说，对推动这项技术顺利实现产业化，他们充满信心。
