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【综述】Nano Research:用于心血管系统疾病监测和治疗的柔性纳米电子器件 精选

已有 7100 次阅读 2022-5-20 10:37 |个人分类:国际交流|系统分类:论文交流

心血管系统疾病是目前威胁人类健康的最严重疾病之一。因此,对其进行有效监测和治疗是至关重要的。与传统的刚性器件相比,基于纳米材料的柔性电子器件有许多独特的性能,可以更好地监测和治疗心血管系统疾病。

近日,北京大学张海霞教授研究团队详细介绍了基于纳米材料的柔性电子器件在心血管疾病监测和治疗方面的最新进展:从纳米材料的分类及特性,再到基于纳米材料的柔性电子器件在心血管疾病方面的应用。这篇综述选取基于不同维度纳米材料的柔性电子器件在体内,体外的监测和治疗的示例以体现其在心血管系统疾病方面的广泛应用,并旨在促进基于纳米材料的柔性电子器件在心血管领域的进一步发展。该工作发表于Nano Research,张海霞教授博士生项泽华为论文第一作者。



 

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图1. 纳米材料的分类以及用于心血管系统疾病监测治疗的基于纳米材料的柔性电子器件

 

在实际的监测和治疗中,需考虑到安全性, 用户体验以及设备检测准确性等问题,基于纳米材料的柔性电子器件由于独特的性能(可拉伸性, 导电性, 生物兼容性等)可以满足这些要求(图2)。

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图2. 基于纳米材料的柔性电子器件的独特性能

在体的监测和治疗是最常见的方式,分为非侵入式和侵入式两种。非侵入式监测用于基础疾病的筛查,例如血压、血糖监测。侵入式监测和治疗则是对特定疾病进行准确诊断和治疗,例如心内膜压监测,支架植入治疗(图3,图4)。

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图3. 对心血管系统疾病的在体监测

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图4. 对心血管系统疾病的在体治疗

对于严重的心血管系统疾病,需要进行器官移植,对于供体器官的离体监测和治疗可以有效提高器官移植手术的成功率。此外,对离体器官的研究有助于更好的预防和治疗心血管系统疾病 (图5)。

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图5. 对心血管系统疾病的离体监测和治疗

心脏的功能与心肌细胞的生理特性是密不可分的。为了更好的研究心脏病学,需要进行体外细胞水平的监测和治疗。例如记录心肌细胞内电信号的传输速度,可以为器官病理学的研究提供有价值的指导,促进细胞内电生理研究的发展 (图6);心肌组织中动作电位传播的三维调控为心脏组织电生理的复杂调节提供了机会(图7)。

 

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图6. 对心血管系统疾病的体外监测

 

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图7. 对心血管系统疾病的体外治疗

最后,本文就 “纳米材料”,“疾病监测”,“疾病治疗”,“系统集成”四个方面做了细致深入的剖析及展望。

 

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图8. 基于纳米材料的柔性电子器件在心血管系统疾病监测和治疗方面的机遇和挑战

 

张海霞教授课题组网站:

http://alicewonderlab.com

 

文章信息:

Zehua Xiang, Mengdi Han, Haixia Zhang, Nanomaterials based flexible devices for monitoring and treatment of cardiovascular diseases (CVDs). Nano Research.

 

URL:

https://doi.org/10.1007/s12274-022-4551-8




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1 黄永义

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