植入式传感器可以更及时地治疗克罗恩病

西北大学的一组科学家开发了第一个无线植入式温度传感器，用于检测克罗恩病患者的炎症发作。该方法提供长期、实时的监测，可以使临床医生更早地采取行动，以防止或限制炎症发作造成的永久性损害。

超过100万美国人患有克罗恩病，这是一种慢性炎症性肠病，会影响肠道，导致消化问题，并可能导致体重减轻，营养不良和其他并发症。轻度病例患者接受口服药物治疗，但这些药物通常会随着时间的推移而失效，大约70%的克罗恩病患者需要至少接受一次手术以切除部分受损的肠道。

由于热量是炎症的指示，西北大学的科学家们测试了温度传感器是否能够轻轻靠在患有克罗恩病的小鼠的肠道上，从而提供对疾病进展的实时洞察，并检测发作性发作。果不其然，他们在研究中实现了这两个目标，该研究将于3月18日在线发表在《自然生物医学工程》杂志上。

领导动物试验小组的阿伦·夏尔马（Arun Sharma）表示，临床医生目前无法快速检测炎症事件，其中一些事件在问题变得如此严重以至于需要侵入性手术之前不会被患者注意到。

“爆发的程度可以根据热信号来衡量，”该论文的共同通讯作者，西北大学范伯格医学院泌尿外科研究副教授和麦考密克工程学院生物医学工程研究副教授Sharma说。“它是否如此广泛，以至于随着时间的推移会造成组织损伤？

“如果临床医生手头有这些信息，并且可以确定在那个时刻可以给予该人哪种类型的治疗，而不是等待数周才能进行血液分析，组织活检或粪便分析，则可以防止这种情况的发生。与此同时，你正在失去关于这种炎症事件的组织损伤的宝贵时间。

Sharma说，这种测量温度波动的策略也可能对溃疡性结肠炎，另一种炎症性肠病或任何炎症反应延长的患者有用。在他们的研究中，研究人员使用无线传感器连续跟踪近四个月的温度波动。

生物电子学先驱约翰·罗杰斯（John Rogers）领导了该设备的开发，他最近发表了另一篇论文，描述了一种超薄的软植入物，该植入物可以测量温度和灌注变化，以监测移植器官的健康状况。再一次，热量和炎症之间的关系是关键，因为移植器官周围的过度炎症可以提供早期预警信号，表明新器官正在被患者的免疫系统排斥。

“为了解决克罗恩病，我们开发了一种具有无线通信功能的超小型精密温度传感器，”该论文的共同通讯作者罗杰斯说。“这种微小、柔软的装置采用光滑的圆形胶囊的形式，位于胃肠道系统内，不会影响长期记录的自然生理过程。数据显示了一些非常独特的特征，以对自然昼夜节律周期的扰动形式，称为超节律，作为炎症反应的早期迹象。

科学家们发现，超温度节律与血液中压力水平和炎症标志物的周期性变化有关，来自罗杰斯小组的共同第一作者Surabhi Madhvapathy说，他领导了传感器工程。

“除了短期变化外，我们还在数周到数月的时间里了解到，肠道的平均温度会降低，”Madhvapathy说。“这种下降表明随着时间的推移，组织质量会恶化。

在小鼠身上取得这些成功结果后，研究人员计划评估人体组织中的传感器能力，这些传感器可以重现炎症性肠病中发现的炎症性肠道疾病。

罗杰斯是麦考密克大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的路易斯·辛普森和金伯利·奎里教授，也是奎里·辛普森生物电子研究所所长，该研究所支持这项研究。 夏尔马 是芝加哥Ann & Robert H. Lurie儿童医院和Stanley Manne儿童研究所的小儿泌尿外科再生医学和外科研究主任，也是西北大学辛普森奎里生物纳米技术研究所的成员。

Rogers小组的Surabhi Madhvapathy和Sharma小组的Matthew Bury是该论文的共同第一作者。

这篇论文的题目是“用于慢性肠道炎症长期监测的小型化植入式温度传感器”。