甲蟲仿生智能設備可實時監測皮膚健康狀況

據最新一期《科學進展》雜志報道，一個國際科研團隊從大自然中汲取靈感，模仿雄性潛水甲蟲，發明了一種個性化皮膚護理智能一體式設備。該設備由微柱塞和水凝膠組成，可黏附在皮膚表面，同時收集和監測體液，實時監測皮膚的健康狀況，為更準確地診斷和治療痤瘡等皮膚病鋪平了道路。

人體皮膚表面的pH值不僅是一種生化和醫學研究指標，還控制著皮膚的屏障功能，防止微生物(如金黃色葡萄球菌和馬拉色菌)定植。當pH值偏離正常時，會導致嚴重的皮膚病，如炎癥性皮膚病、細菌感染甚至皮膚癌。為了對皮膚病進行準確的原位診斷和個性化治療，迫切需要簡便直接地收集生物體液，進行即時pH值測量等。

然而，為皮膚護理開發的傳統非侵入性診斷設備有局限性，往往不太準確，而且需要昂貴的設備來分析結果。設備使用的化學黏合劑會刺激甚至損害皮膚，這使得它們很難被重復使用或長時間使用。此外，在濕潤或彎曲的皮膚表面保持黏附性也很困難。

雄性潛水甲蟲是一種水生昆蟲，它們進化出一種特殊的黏性毛發，稱為剛毛，可以幫助其在水下附著在配偶身上。其前腿上的剛毛具有獨特的吸盤狀結構和空腔，可以使其牢固地附著在潮濕和不規則表面上。

受雄性潛水甲蟲的啟發，研究人員發明了微型人工吸盤，可以黏附在皮膚上，同時收集和監測體液。他們將捕獲液體的水凝膠嵌入到微型柱塞中，以監測pH值水平。水凝膠會及時從表皮吸收液體以增強黏附性，并隨著皮膚酸度的不同改變顏色，從而指示皮膚的pH值。

結合機器學習技術，研究人員還開發了相應的軟件應用程序，可以根據水凝膠的顏色自動量化pH水平。此外，該設備還可用來檢測皮膚病(如痤瘡)的早期跡象。

今后，研究人員希望將該設備應用于個性化皮膚治療貼片、醫用黏合材料和診斷技術。“基于該研究結果，希望它可以用于皮膚病生物標志物的現場診斷。”論文作者之一、加拿大麥吉爾大學神經系統的前博士后研究員樸博勇(音譯)說。(實習記者張佳欣)

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