Janus粘附水凝胶支架用于人体肠道括约肌压力与形变监测：一种智能诊疗新策略

针对肠道括约肌功能障碍诊疗难题，王颖团队开发了具有Janus粘附特性的仿生水凝胶支架，集成多通道传感器与AI模型，实现了肠道动态压力/形变实时监测与生理状态分类（准确率>87%）。该支架通过反向蛋白石结构增强机械稳定性，在湿滑肠道环境中保持强粘附性，为消化道疾病（如Oddi括约肌功能障碍）的精准诊疗提供了新工具。

　　

消化系统疾病诊疗长期面临深部器官动态监测的挑战，尤其在胆汁淤积、括约肌功能障碍等疾病中，传统医疗设备难以在湿润高压的肠道环境中稳定工作。肠道括约肌的异常收缩会导致胆汁胰液排泄障碍，引发剧烈疼痛甚至胰腺炎，但现有技术无法实现原位精准监测。针对这一临床痛点，南京师范大学未来光电功能材料中心与东南大学生物科学与医学工程学院的研究团队在《Device》发表了一项突破性研究，开发出能自适应肠道环境的智能诊疗支架。

研究团队通过3D打印技术构建了集成化Janus粘附水凝胶支架，核心创新在于：1）采用温度响应性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合结构，通过反向蛋白石模板法形成多孔界面增强粘附；2）在支架-条带交界处集成四通道柔性传感器（碳纳米管(CNT)/PDMS导电层），实现0.04秒快速响应的压力/形变监测；3）结合随机森林(RF)算法对10种生理状态进行分类建模（准确率近100%）。实验采用猪肠道模型验证粘附稳定性，并通过大鼠体内实验证实生物相容性。

设计原理与性能验证
支架的Janus结构使其上表面具有156°疏水性（自清洁），下表面呈现47°亲水性（强粘附）。温度敏感性测试显示，在30-40°C变化时，条带能在30秒内完成0°-50°弯曲（图3D）。力学测试表明，传感器在20%拉伸应变下电阻变化率(ΔR/R)达0.6，经2000次循环仍保持稳定（图4G）。

临床应用演示
植入模拟实验中，四通道传感器成功捕捉到括约肌收缩产生的压力波动（图5C）。通过动态加权融合算法，设备可区分340-700 mV范围内的不同变形状态（如A6型变形产生700 mV峰值信号）。频率域特征分析为AI分类提供了关键输入参数（图5E）。

AI驱动诊断
研究团队建立了包含498个数据点的特征矩阵，提取标准差(s)、均方根(RMS)等关键指标。当括约肌静息压>40 mmHg时，RF模型可准确识别Oddi括约肌功能障碍（图6C），为临床诊断提供量化依据。

该研究的重要意义在于：1）首次实现肠道动态环境的原位力学监测，突破传统内窥镜的静态检测局限；2）Janus粘附设计解决湿润组织界面稳定性难题，粘附强度达1,800 kPa；3）AI辅助分析为个性化治疗提供新范式。未来通过集成无线传输模块（如NFC），该平台有望发展为闭环治疗的智能诊疗系统。