Science重磅：西北大学开发首个器官移植实时监测设备，提前3周预警肾移植排斥反应

生物世界/nagashi

2023年9月7日，美国西北大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Science 上揭橥了题为：Implantable bioelectronic systems for early detection of kidney transplant rejection 的研究论文。

该研究斥地了一种小型、柔性的植入式生物电子设备，可以一连、实时、历久监测肾脏的局部温度和日夜节律转变，以检测与移植器官排斥相关的炎症过程。该设备比今朝的监测方式早三周检测到器官排斥的警告旌旗，这些额外的时间能够使大夫更快地进行干涉，改善患者的预后。

据世界卫生组织（WTO）统计，全球每年也许有200万人需要器官移植，但每年大约只有13万名患者接管了器官移植。个中，肾脏移植最为常见，手艺也相当成熟，尽量如斯，移植失败仍或者在任何时间发生——移植后立刻发生或几年之后，它平日是静默的，患者或者不会显现显着的早期症状。

是以，对于移植肾患者，需要历久监测移植器官的健康状况，而最简洁的方式是测量血液中的某些标记物。例如，经由检测患者血液中的肌酐和尿素氮水平。然而，这些肾功能指标会因为与器官排斥无关的原因而波动，追踪这些生物标记物既不敏感也不具体，有时会导致假阴性或假阳性。

今朝检测器官排斥回响的“金尺度”是活组织搜检，大夫用一根长针从移植器官中提取组织样本，然后剖析样本，寻找即将发生排斥回响的迹象。遗憾的是，活组织搜检如许的侵入性手术有多种并发症的风险，包罗出血、传染、痛苦，甚至无意中对四周组织造成损害。此外，活组织搜检周期较长，或者需要四五天的时间才能获得究竟，而这四五天对于实时做出护理病人的决意至关主要。

在这项最新研究中，西北大学的研究人员斥地出了首个可以持续实时监测移植器官健康状况的电子设备。这种超薄、柔软的植入物能够贴合在移植肾脏上，直接检测与炎症和其他移植排斥回响相关的温度非常。然后，它经由无线传输将数据输送到四周的智妙手机或平板电脑，以此提醒病人或大夫实时接纳干涉办法。

新型生物电子植入物监测肾移植的排斥回响

具体来说，这种新型生物电子植入物只有0.3cm宽，0.7cm长，220μm厚——比小指甲还小。研究团队将植入物设计得能够慎密贴合肾脏，暖和、无缝的接口避免了损坏器官的风险。植入物还包含一个高度活络的温度计，能够检测肾脏上令人难以置信的稍微温度转变（~0.004℃）。所有电子元件都包裹在柔软的生物相容性塑估中，包罗传感器、微型纽扣电池和蓝牙无线传输元件。

新型生物电子植入物具有小巧、柔软、可拉伸等长处

是以，该设备能够监测更简洁、更靠得住的温度转变——温度升高平日陪伴着炎症，研究人员透露，感知非常温度升高和温度非常转变或者为潜在的移植排斥回响供应早期预警旌旗。研究人员注重到，大鼠移植肾脏的局部温度在排斥回响事件之前有所升高——有时高达0.6摄氏度，而且其温度非常转变频率更高。与之相印证，在没有服用免疫按捺剂的大鼠中，在植入物检测到温度升高的两到三天后，血液样本中的生物标记物就发生了转变。

研究团队透露，有时候，固然肌酐和血尿素氮等肾功能指标示意正常，但组织伤害已经发生了。事实上，排异回响导致的血液指标转变或者要晚几天才会显现。

肾脏温度是急性排斥回响的早期指标

进一步研究表明，比拟今朝的监测方式，这种新型生物电子植入物能够提前三周检测到排斥回响的预警旌旗。这段额外的时间能够使大夫更快地进行干涉，改善患者的治疗究竟和健康状况。此外，该设备能够供应历久的、一连的实时监测，而且不会对患者造成额外肩负，尤其是对比活组织检测。

比拟血液标记物，温度转变能够更早提醒排斥回响

今朝，研究团队正预备在大型动物模型中测试该系统，同时寻找为纽扣电池充电的方式，以便这种监测能够持续患者的平生。固然首要研究是用肾脏移植进行的，但研究人员认为它也适用于其他器官移植，包罗肝脏和肺部以及其他疾病。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh7726