用于重症监护中连续监测深层组织乳酸水平的生物可吸收电化学传感器

《Nature Communications》：Bioresorbable electrochemical sensors for continuous deep-tissue lactate monitoring in critical care

　　

摘要

乳酸是一种关键的代谢物和预后生物标志物，能够反映氧气供应、细胞需求以及线粒体功能。然而，目前的临床乳酸监测依赖于间歇性的血液采样，这限制了对病情的局部评估、动态跟踪以及在重症监护中的早期干预。在这里，我们报道了一种可生物吸收且具有柔性的电化学传感器，用于连续监测深层组织中的乳酸浓度。通过利用一种先前未被报道的酶辅助质子插入机制，我们开发出一种独特的电化学传感界面，该界面完全由可生物降解材料构成，能够实现高性能的乳酸检测。该传感器与无线模块集成后，能够在体内实时记录乳酸浓度变化，具有出色的灵敏度和稳定的工作性能（超过10天），且无需进行二次手术来取出设备。该传感器能够可靠地捕捉缺氧和癫痫发作期间器官特异性乳酸动态的变化。值得注意的是，我们发现，在脓毒性休克中，心包腔内乳酸浓度的升高先于传统监测方法所检测到的全身性变化，这为早期预警和及时干预提供了重要的标志物。基于心包腔乳酸浓度的治疗显著改善了患者的血流动力学稳定性，并在监测期间预防了脓毒性休克的发生。这项工作为可生物吸收、可植入的传感器带来了范式上的变革，这些传感器能够实时监测重要的代谢物，从而支持早期诊断、指导性干预，并提高重症监护患者的预后。