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胃溃疡是常见胃部疾病，胃镜活检有创伤且依赖专业人员。为解决无创诊断问题，研究人员开发集成磁等离子体系统（MPS），实现体内长期时空代谢信息分析和溃疡评估，有助于临床诊断。
在日常生活中，胃部健康常常影响着人们的生活质量。胃溃疡，作为一种常见的胃部疾病，就像一颗隐藏在身体里的 “定时炸弹”。它是由于胃的攻防因素失衡导致的，若不及时治疗，还可能增加患胃癌的风险。目前，胃镜活检是诊断胃部疾病的 “金标准”，但它存在明显的弊端。想象一下，做胃镜时不仅会给患者带来痛苦，而且活检造成的创伤也不可避免。此外，对组织切片的解读高度依赖经验丰富的病理学家，还无法在手术中及时提供诊断意见。这就好比在黑暗中摸索，迫切需要一种更精准、更便捷的诊断方法。
胃液，作为胃部生理活动的 “晴雨表”，其生化代谢直接在胃腔内进行，与胃黏膜有着密切的物质交换。胃液成分的变化能够迅速且直接地反映胃黏膜的病理改变，其中包含盐酸（HCl）、胃蛋白酶、黏蛋白、肽、核酸和电解质等众多化合物，受损的胃壁还可能导致炎症介质和血液进入胃液。因此，分析胃液成分有望成为一种便捷、相对无创的胃部疾病诊断方法。然而，胃液中的成分并非一成不变，会随着疾病状态和治疗效果动态变化，小分子代谢物在胃内随机分布，其类型和浓度还具有时间依赖性。要全面评估代谢信息，需要从时空两个维度进行综合考量，但目前想要捕捉胃液中代谢物的动态特征并实现多组分代谢物的同时识别，仍然困难重重。
在这样的背景下，来自未知研究机构的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Biomaterials》上。研究人员构建了一种集成磁等离子体系统（MPS），它由耐酸的多孔海藻酸钙 - 银等离子体水凝胶外壳和 FeCo@石墨烯（FeCo@G）磁芯组成。这一系统在获取胃液代谢时空信息和评估胃溃疡发生方面展现出了巨大的潜力，为胃部疾病的诊断开辟了新的道路。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：首先是通过同轴静电纺丝技术制备 MPS，该技术能高效地大规模合成具有良好生物相容性的 MPS。其次，利用表面增强拉曼光谱（SERS）技术，它能够为分子提供大幅增强的拉曼信号，具备超高灵敏度、快速且无损的分析优势，从而实现对多种代谢物振动指纹图谱的检测。此外，还采用了光谱降维和随机森林分类等数据分析方法，用于区分正常和酒精诱导溃疡的大鼠。
1. MPS 的制备与表征
研究人员设计的 MPS 由海藻酸钙 - 银等离子体水凝胶外壳和 FeCo@G 磁芯构成，利用特殊注射器通过静电喷雾技术大规模制备，合成的银纳米颗粒（AgNPs）呈球形，直径为 38.8±4.0 nm（n=100），其特征等离子体吸收峰位于 423 nm 。
2. MPS 对胃液代谢物的捕获能力
MPS 通过富集、过滤和磁驱动作用抽取胃液，对提高游离代谢物的捕获效率具有协同效应，可使捕获效率提升 9.76 倍。在恶劣的模拟胃液（SGF）和离体胃模型中，都成功实现了对多种代谢物振动指纹图谱的同时测定。这表明 MPS 能够有效获取胃液中的代谢信息，为后续分析提供了可靠的数据基础。
3. 体内原位代谢物变化的获取
研究人员成功在大鼠胃内实现了原位代谢物变化的获取。通过对腺嘌呤、酪氨酸（Tyr）和苯丙氨酸（Phe）进行时间分辨的 SERS 研究，并利用边际直方图记录结果，发现不同阶段胃内代谢物水平呈正相关。这一发现有助于深入了解胃部代谢物在不同时期的变化规律，为揭示胃溃疡发病机制提供了重要线索。
4. 胃溃疡的精准诊断
借助光谱降维和对 SERS 图谱的随机森林分类，研究人员能够高精度地揭示胃溃疡情况。通过对正常和酒精诱导溃疡大鼠的分类研究，实现了较高的诊断准确率。这意味着 MPS 有望成为一种精准诊断胃溃疡的有效工具，为临床诊断提供了新的思路和方法。
5. 代谢物相关性分析
对代谢物进行相关性分析后发现，拉曼信号出现在 1602 cm-1和 2112 cm-1处，分别对应苯丙氨酸和胺，在溃疡发生后，它们的水平呈现出极强的正相关性。这一结果进一步加深了对溃疡发生过程中代谢变化的理解，为探究胃溃疡的发病机制提供了关键依据。
综合来看，这项研究构建的 MPS 为实时捕捉胃液中代谢物的动态变化提供了有效途径，能够在体内实现长期的时空代谢信息分析和溃疡评估。其意义重大，不仅有助于深入理解胃溃疡的发病机制，还为胃部疾病的临床诊断提供了一种潜在的无创、高效的新方法，有望推动胃部疾病诊断领域的发展，让更多患者受益。同时，该研究也为后续进一步探索胃部代谢与疾病之间的关系奠定了坚实的基础，激励更多科研人员在这一领域深入研究，为人类健康事业贡献更多力量。
