Nature子刊：這個新設備給腦外傷的快速評估帶來了希望

頭部受傷後大腦會立即釋放化學生物標記物，研究人員利用這些化學生物標記物可以查明患者何時需要緊急醫療護理。這為重要治療節省了時間，並且避免了患者在沒有腦部受傷的情況下進行不必要的醫學檢測。該技術由伯明罕大學Goldberg Oppenheimer博士領導的高級納米材料、結構和應用（ANMSA）研究方向的多學科交叉研究團隊開發。

在完成概念驗證研究之後，該團隊現在已經完成了Innovate UK的商業化計劃iCURE，確定了該技術的商業化途徑，並確定了八個國家的潛在合作夥伴。該方法使用一種稱為表面增強拉曼散射的光譜技術，要在生物標記物上發射一束光。生物標誌物是從針刺血樣中提取的，方法是將血樣吸入特殊的光流體晶片中，在那裡血漿被分離並流過高度特異性的表面。光線使生物標記物振動或旋轉，這種振動或旋動可以被測量到，從而準確指示受傷的程度。

為了達到所需的精度水平，測試必須及其靈敏，快速且特定，這就是伯明罕大學ANMSA研究組生物醫學工程專業脫穎而出的地方。敏感性的關鍵在於生物標記物與表面相互作用的方式。該團隊開發了一種低成本的平臺，由表面覆蓋鍍金薄膜的聚合物製成。這種薄膜結構會在強電場的作用下重新分布、優化成特定的模式，恰好與光束產生共振。

這項研究的首席研究員Pola Goldberg Oppenheimer博士解釋說：「這是一種相對直接、快速的技術，它提供了一種低成本但高度精確的方法來評估創傷性腦損傷。這是迄今為止前所未有的技術。」

來自慈善機構Headway的數據，每年約有100萬人在頭部受傷後前往醫院急診科。當前評估外傷性腦損傷的方法通常依賴于格拉斯哥昏迷量表（the Glasgow Coma Scale），在該量表中，臨床醫生會根據患者睜開眼睛的能力、他們的言語反應以及根據指令運動的能力做出主觀判斷。

Oppenheimer博士指出：「我們目前用於診斷外傷性腦損傷的方法確實非常過時的，並且依賴於護理人員或急診醫生的主觀判斷。」「在這一領域，迫切需要新技術，使我們能夠為患者提供恰當的診治，並且避免對沒有外傷性腦損傷的病人進行不必要的昂貴又費時的檢查。」

證明該技術的研究結果發表在《自然生物醫學工程》雜誌上。在這項研究中，139個樣本來自外傷性腦損傷患者，82個樣本來自對照組。研究表明，在外傷性腦損傷組中，生物標誌物的水平比從對照組中提取的樣品約高出5倍。研究小組還發現，在外傷發生大約一小時後，生物標誌物的水平迅速下降，這進一步凸顯了快速檢測的必要性。

圖1. 優化的診斷平臺

這項研究的下一階段目標是使得用於分析樣本的設備技術小型化，以便可以將其輕鬆地放置在救護車上，以供醫護人員使用；可以將其用於體育賽事中頭部外傷的檢測；可以將其用於全科醫生服務或醫院裡監測病人的頭部受傷隨時間的進展情況。該團隊正在努力在更大的患者群體中優化和推廣原型技術。

參考文獻：
KiJonathan J. S. Rickard et al. Rapid optofluidic detection of biomarkers for traumatic brain injury via surface-enhanced Raman spectroscopy, Nature Biomedical engineering (2020). DOI: 10.1038/s41551-019-0510-4

編譯作者：丁丁（brainnews創作團隊）

校審：Simon（brainnews編輯部）