新闻 | 日常牙线秒变高科技传感器，精准监测压力新突破
长期压力不仅会导致血压升高、心血管疾病，还可能削弱免疫功能，甚至引发抑郁与焦虑。然而，目前用于压力监测的工具往往成本高昂、依赖主观评估，难以精准掌握个体真实的生理状态。
为应对这一挑战，美国塔夫茨大学（Tufts University）一支由多学科研究人员组成的团队，近日研发出一款新型“牙线传感器”，能够通过日常使用的牙线实时检测人体唾液中的压力激素——皮质醇，为压力监控提供了一种非侵入性、高精度、成本较低的解决方案。
“我们在研究压力如何影响认知与学习时发现，测量本身常常会成为额外压力来源。”电气与计算机工程系教授Sameer Sonkusale表示，“因此我们设想是否能开发一种完全融入日常生活、不增加额外负担的传感器装置。唾液中含有皮质醇，而牙线的日常使用性，使它成为理想的监测工具。”
这款看似普通的牙线棒由塑料手柄与两端拉紧的细线构成，大小与食指相仿。其核心技术在于，通过毛细作用，牙线可以吸附唾液样本，并将其引导至装置内部的电极感测区。在那里，皮质醇分子通过特殊的“分子识别”方式被捕捉并检测。
该项关键技术名为“电聚合分子印迹聚合物”（electropolymerized molecularly imprinted polymers，简称eMIPs），最早发展于30年前。它的原理类似石膏模具——以皮质醇为模板分子，聚合形成具有“记忆形状”的聚合物结构，模板去除后留下与目标分子高度匹配的结合位点，从而实现高选择性的识别和捕捉。
“eMIP是一项变革性技术。”Sonkusale指出，“以往的生物传感器多依赖抗体等高成本的生物受体，而eMIP则可根据任意目标分子迅速制作专属识别膜。这不仅大幅缩短研发周期，也显著降低了成本。”
研究团队表示，这种牙线传感器的灵敏度与市场上最佳压力检测设备相当，且无需专业培训即可在家中操作，真正实现了将压力监测融入日常健康管理。值得一提的是，eMIP技术具有极高的可扩展性，未来还可应用于检测唾液中的其他生物标志物，如雌激素（用于生育追踪）、葡萄糖（用于糖尿病监控）或癌症相关分子，甚至实现多种生物指标的同时检测。
尽管该设备在监测方面表现出色，但Sonkusale也强调，其主要用途在于疾病管理与持续追踪，而非确诊。“诊断方面，血液检测仍是金标准。但一旦确诊，例如某类心血管疾病，通过牙线传感器追踪治疗反应、及时干预，将极具意义。”
目前，研究团队正计划创办一家初创企业，推进该传感器的商业化进程。此项研究成果已于权威期刊《ACS应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）发表。
这项牙线传感器的问世，也为Sonkusale团队此前在可穿戴传感器领域的诸多创新添上浓墨重彩的一笔——包括可检测汗液代谢物、气体，追踪人体动作，甚至可编织于纺织物中的柔性电子器件。
故事来源：
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长期压力不仅会导致血压升高、心血管疾病，还可能削弱免疫功能，甚至引发抑郁与焦虑。然而，目前用于压力监测的工具往往成本高昂、依赖主观评估，难以精准掌握个体真实的生理状态。
为应对这一挑战，美国塔夫茨大学（Tufts University）一支由多学科研究人员组成的团队，近日研发出一款新型“牙线传感器”，能够通过日常使用的牙线实时检测人体唾液中的压力激素——皮质醇，为压力监控提供了一种非侵入性、高精度、成本较低的解决方案。
“我们在研究压力如何影响认知与学习时发现，测量本身常常会成为额外压力来源。”电气与计算机工程系教授Sameer Sonkusale表示，“因此我们设想是否能开发一种完全融入日常生活、不增加额外负担的传感器装置。唾液中含有皮质醇，而牙线的日常使用性，使它成为理想的监测工具。”
这款看似普通的牙线棒由塑料手柄与两端拉紧的细线构成，大小与食指相仿。其核心技术在于，通过毛细作用，牙线可以吸附唾液样本，并将其引导至装置内部的电极感测区。在那里，皮质醇分子通过特殊的“分子识别”方式被捕捉并检测。
该项关键技术名为“电聚合分子印迹聚合物”（electropolymerized molecularly imprinted polymers，简称eMIPs），最早发展于30年前。它的原理类似石膏模具——以皮质醇为模板分子，聚合形成具有“记忆形状”的聚合物结构，模板去除后留下与目标分子高度匹配的结合位点，从而实现高选择性的识别和捕捉。
“eMIP是一项变革性技术。”Sonkusale指出，“以往的生物传感器多依赖抗体等高成本的生物受体，而eMIP则可根据任意目标分子迅速制作专属识别膜。这不仅大幅缩短研发周期，也显著降低了成本。”
研究团队表示，这种牙线传感器的灵敏度与市场上最佳压力检测设备相当，且无需专业培训即可在家中操作，真正实现了将压力监测融入日常健康管理。值得一提的是，eMIP技术具有极高的可扩展性，未来还可应用于检测唾液中的其他生物标志物，如雌激素（用于生育追踪）、葡萄糖（用于糖尿病监控）或癌症相关分子，甚至实现多种生物指标的同时检测。
尽管该设备在监测方面表现出色，但Sonkusale也强调，其主要用途在于疾病管理与持续追踪，而非确诊。“诊断方面，血液检测仍是金标准。但一旦确诊，例如某类心血管疾病，通过牙线传感器追踪治疗反应、及时干预，将极具意义。”
目前，研究团队正计划创办一家初创企业，推进该传感器的商业化进程。此项研究成果已于权威期刊《ACS应用材料与界面》（ACS Applied Materials & Interfaces）发表。
这项牙线传感器的问世，也为Sonkusale团队此前在可穿戴传感器领域的诸多创新添上浓墨重彩的一笔——包括可检测汗液代谢物、气体，追踪人体动作，甚至可编织于纺织物中的柔性电子器件。
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