圖片來源：Pixabay
撰文 | 索菲·布什維克（Sophie Bushwick）
翻譯 | 曾欣欣
如果細菌從傷口入侵我們的身體，它們真的會威脅我們的生命，除非它們能被儘早發現。現在，有一種可以安裝在繃帶上的新型傳感器，當它發現細菌含量已經進入需要引起警惕的危險範圍時，就會向附近綁定的智能手機發出警報。
健康的人體皮膚上寄居着大量的細菌，而且在出現傷口後，它們會迅速聚集在皮膚的傷口處，例如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大腸桿菌（Escherichia coli）。一旦細菌在體內傳播，就有可能造成死亡或永久性傷害，因此為了防止這些微生物進入體內，可能需要清洗感染的傷口或使用抗生素治療，或者在最極端的情形下，嚴重感染的肢體可能需要截肢。
為了確定傷口的感染情況，醫護人員往往需要揭開繃帶、觀察傷口，或在用棉簽擦拭傷口、採集到樣品後，進行實驗測試。但是，揭開傷口的繃帶會延緩傷口的癒合。此外，觀察傷口的感染狀況是一種主觀的行為，實驗測試則耗時較長，而且這兩種方法都需要患者親自在場。
為了解決這些問題，一些研究團隊正在開發能放置在繃帶上的設備，以持續監測感染的間接跡象，例如傷口的溫度或酸度的變化。現在，新加坡國立大學的科學家則開發了一種更直接的用於監測感染的傳感器。
這種傳感器可以監測一種叫做脫氧核糖核酸酶(DNase)的酶，即DNA酶。這種酶可以作為一種可靠的監測感染的觀察指標，因為致病菌會在傷口內部產生大量的DNA酶，而健康皮膚上的細菌則不會產生大量的DNA酶，因此監測這種酶的含量可以減少假陽性結果的幾率。此外，在其他感染跡象出現之前，DNA酶的含量就會開始增加。相關研究結果發表於《科學·進展》（Science Advances）雜誌，這種新的警報系統被稱作「監測傷口感染的無線傳感器」（WINDOW 傳感器）。
WINDOW傳感器中感知酶含量的部件依賴的是一種叫做DNA水凝膠(DNAgel)的膠黏材料，這種材料主要由纏繞的DNA鏈組成。在這項研究中，研究人員設計了一種特殊的DNA水凝膠，能在人體皮膚等濕潤的環境中保持穩定，而且會在檢測到DNA酶時開始分解。
此外，他們將這種凝膠連接到一個芯片上，當芯片感知到凝膠在分解後，就會向智能手機發送信號。這種信號是通過一種叫做近場通信的技術來傳播的，這是一種無需電池的無線技術，能應用在移動支付中。
新加坡國立大學的電氣工程師約翰·霍(John Ho，這項研究的共同作者)說：「通過將DNA水凝膠與傳感器芯片相結合，我們就製造出了一種完全無需電池、能匹配繃帶的設備。」
因此，如果一個人有慢性傷口，或者是在手術後出院回到了家，都可以利用身旁的智能手機，一天多次地監控自己的狀態。而且，當手機收到有關感染的警報後，會向醫生發送信息，或者提醒病人返回醫院接受抗生素治療。
其他研究人員嘗試過許多監測感染的方法，包括能監測細菌傳播的高科技成像技術，和能識別與感染相關的化學信號的電子鼻。「原則上，有許多方法都是可行的。」英國巴斯大學的瓊·梅塞-查默斯（June Mercer-Chalmers，未參與這項研究）說道。她是課題組的項目負責人，曾參與開發一種低成本、超快的用於測試感染的拭子試驗法。
梅塞-查默斯補充道，事實上，所有監測方法的關鍵是其是否具有實用性:它是否需要大量笨重的設備，是否存在法律批准上的難關，以及它是否划算。她還指出，WINDOW傳感器需要電子部件和智能手機的接入，這可能會使一些人和醫院系統無法使用。霍則對他們的方法充滿了希望，因為每個WINDOW傳感器的材料成本不到64元人民幣，而且可以用現有的電子製造工藝來製造。
到目前為止，霍的研究團隊採集了18名出現足部潰瘍的糖尿病患者的傷口拭子，其中一些患者感染了金黃色葡萄球菌。隨後，他們將DNA水凝膠與傷口拭子相接觸，並觀察在細菌存在的情況下，凝膠材料的分解程度。研究人員還利用這種傳感器測試了6隻活體實驗鼠。
他們將這些老鼠的傷口暴露在同一種細菌下，發現在任意跡象開始顯現之前，這種傳感器在24小時內成功檢測到感染。目前，WINDOW傳感器仍處於開發和測試的早期階段，霍計劃將繼續在更多的患者身上進行測試，也計劃測試其他類型的菌株。他認為：「許多不同類型的菌株遵循相似的機制產生DNA酶，因此這種傳感器理應可以用於監測其他類型菌株感染傷口的情況。」
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