據New Atlas報導，俄亥俄州立大學的科學家們展示了一種新的監測設備，它可以探測到這些警告信號，在發生創傷性腦損傷（TBI）時，化學變化可以作為二次損傷的前兆。該團隊的微小傳感器是靈活的，比人的頭髮還細，可以戴在大腦上實時傳遞這些變化，有可能為乾預和治療提供新途徑。

這個防水的生物傳感器由一組場效應晶體管組成，當它們感應到腦液中的某些化學物質時，會產生一個電信號，可以從體外接收和分析。為了保護電子元件不被降解，傳感器被安置在幾百納米厚的二氧化矽薄膜內。

據該團隊稱，該傳感器具有“前所未有的功能組合”，在監測大腦健康方面具有一些獨特的能力。其中包括檢測大腦腦脊液中鉀和鈉離子水平變化的能力，這是腦外傷後繼發性損傷的跡象之一。

這一點在模仿腦脊液的人工溶液中得到了證明，該設備能夠準確地檢測到鉀和鈉離子水平的變化。在人類血清中測試該傳感器後，該團隊還發現它可以可靠地用於監測pH值水平。

“我們希望有一種生物傳感器能夠連續監測大腦組織，以檢測腦脊液中離子濃度的變化，”研究共同作者李景華（音譯）說。“這些變化在TBI的二級狀態下出現，作為病情惡化的早期預警信號。”

雖然二氧化矽封裝可以在人體中承受多年，但科學家們說傳感元件可能只能維持幾週。這是該團隊要解決的最大問題，還有圍繞其對人體組織的長期影響以及不同生物標誌物之間的“串擾”等未解之謎。他們的目標是在推進對動物模型和最終對人體的試驗之前解決這些問題。

研究人員說：“當我們創建一個生化傳感器時，我們希望確保該設備只對我們感興趣的特定化學品做出反應，而忽略來自其他生物標誌物的串擾。在我們身體這樣一個複雜的系統中，這一點很難做到。”

雖然該設備被設計用於監測腦部創傷時的健康狀況，但科學家們說，它可以被改編為監測肽、蛋白質和其他化學物質，有可能在研究帕金森病和阿爾茨海默病等慢性疾病時找到用途。

研究人員說：“我們相信，我們可以用生物傳感器實現的健康數據的捕獲和分析，對於跟踪長期的健康狀況以進行早期干預和疾病治療至關重要。”

該研究發表在《Small》雜誌上。