——重磅！开发首个器官移植实时监测设备，能提前3周预警肾移植排斥反应

据最新一期《科学》杂志报道，美国西北大学研究人员开发出一款用于实时连续监测移植器官健康状况的电子传感器。这款超薄柔软的植入设备直接安装在移植的肾脏上，可检测与移植排斥相关的发炎和其他身体反应引起的温度异常，并能通过无线方式将数据传送到智能手机或平板电脑上。这是向个性化器官移植护理迈出的重要一步。

新型生物电子植入物具有小巧、柔软、可拉伸等优点

相关研究论文发布在国际顶尖学术期刊 Science 上，题为：“Implantable bioelectronic systems for early detection of kidney transplant rejection ”。该研究开发了一种小型、柔性的植入式生物电子设备，能够连续、实时、长期监测肾脏的局部温度和昼夜节律变化，以检测与移植器官排斥相关的炎症过程。该设备比目前的监测方法早三周检测到器官排斥的警告信号，这些额外的时间可以使医生更快地进行干预，改善患者的预后。

器官移植是指将健康的器官移植到另一人体内的手术，以取代受者体内已损伤的、病态的、或者丧失功能的相应器官。目前国内器官移植包括肾脏、心脏、肺脏、肝脏、胰脏等器官移植及其联合移植。还包括骨髓、角膜、皮肤、小肠、心瓣膜、血管、气管、软骨组织、肌腱、骨骼等组织、细胞移植。

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一般说来器官移植的适应证主要是所需移植器官的功能衰竭，导致该器官功能衰竭的原因不尽相同。由于器官移植患者术前即存在器官功能不全，手术创伤大，术后需要常规应用免疫抑制药物治疗，术后早期容易发生感染性并发症和手术技术相关性并发症。

2022 年，美国进行的 40,000 例实体器官移植中，大约 60% 是肾脏 。然而，供体和受体之间的人类白细胞抗原基因型不匹配可能导致移植排斥，1年、5年、10年的移植存活率分别为92.7%、77.6%和49.5%。

目前检测器官排斥反应的“金标准”是活组织检查，医生用一根长针从移植器官中提取组织样本，然后分析样本，寻找即将发生排斥反应的迹象。遗憾的是，活组织检查这样的侵入性手术有多种并发症的风险，包括出血、感染、疼痛，甚至无意中对附近组织造成损害。此外，活组织检查周期较长，可能需要四五天的时间才能得到结果，而这四五天对于及时做出护理病人的决定至关重要。

在这项最新研究中，西北大学的研究人员开发出了首个能够持续实时监测移植器官健康状况的电子设备。这种超薄、柔软的植入物可以贴合在移植肾脏上，直接检测与炎症和其他移植排斥反应相关的温度异常。然后，它通过无线传输将数据输送到附近的智能手机或平板电脑，以此提醒病人或医生及时采取干预措施。

新型生物电子植入物监测肾移植的排斥反应

这款传感器仅有0.3厘米宽，0.7厘米长，220微米厚，大约与一根头发的宽度相当，比小指甲还小。传感器紧贴在肾脏的包膜层下方并固定，其包含一个高度敏感的温度计，可检测到肾脏上极微小（0.004℃）的温度变化。研究人员表示，所有电子元件都封装在柔软的生物相容性塑料中，这种塑料温和而有弹性。

排斥反应可能在移植后立即发生，也可能是数年后才发生。反应最初通常是“悄无声息”的，不会出现症状。该设备可以监测更简单、更可靠的温度变化——温度升高通常伴随着炎症。

研究人员表示，感知异常温度升高和温度异常变化可能为潜在的移植排斥反应提供早期预警信号。研究人员注意到，大鼠移植肾脏的局部温度在排斥反应事件之前有所升高——有时高达0.6摄氏度，并且其温度异常变化频率更高。与之相印证，在没有服用免疫抑制剂的大鼠中，在植入物检测到温度升高的两到三天后，血液样本中的生物标志物就发生了变化。

肾脏温度是急性排斥反应的早期指标

研究团队表示，有时候，虽然肌酐和血尿素氮等肾功能指标表现正常，但组织损伤已经发生了。事实上，排异反应导致的血液指标变化可能要晚几天才会出现。

研究人员在动物模型上测试了这款设备，发现它可比当前的监测方法提前3周检测到排斥预警信号。这一时间可让医生更早进行干预，改善患者的预后和健康状况，同时增加移植器官存活的几率。

相比血液标记物，温度变化可以更早提示排斥反应

目前，研究团队正准备在大型动物模型中测试该系统，同时寻找为纽扣电池充电的方法，以便这种监测可以持续患者的一生。虽然主要研究是用肾脏移植进行的，但研究人员认为它也适用于其他器官移植，包括肝脏和肺部以及其他疾病。