GIST实现可在家中少量采血的检测技术

by Min Chanki

Published 03 Sep.2025 09:21(KST)

（从左起）GIST 机械与机器人工程系硕博连读课程学生 Lee Yeseong ，研究教授 Zbanov Alexander ，教授 Yang Seong 。

与以往依赖医院大型设备的血液检测不同，一项仅需少量血液即可快速、精确检测主要血液指标的下一代生物传感器技术已经被开发出来。

光州科学技术院（GIST）3日表示，机械机器人工学系Yang Sung教授研究团队利用微流体电化学阻抗传感器（MEIS），同时精密分析红细胞的形态和电学特性，并在此基础上实现了可输出与现有临床血液检测水平相当的主要指标的技术。

微流体电化学阻抗传感器是在微流体通道中布置电极，用于测量少量血液或细胞悬浮液流过时产生的电化学阻抗（电阻与介电特性）的装置。该装置具有非破坏性、可实时分析等特点，并可通过多频测量，精确掌握红细胞形态变化以及细胞膜、细胞质的电学特性等多种生物信息，因此在血液检测、细胞分析和疾病早期诊断等领域，作为下一代生物传感器技术备受关注。

这一技术比现有传感器能够进行更加精确的分析。其在血液流动过程中以电信号方式感知并反映渗透条件的变化，从而提供稳定且可信度高的检测结果。

利用全息断层显微镜观察在不同渗透条件下血细胞形态的变化。

血液检测通过患者红细胞数量、血红蛋白浓度、血浆黏度等多种指标，对贫血、感染、心血管疾病等进行早期发现，是必不可少的检查。然而，传统设备需要大量血液样本、昂贵的临床仪器以及熟练的专业人员，分析时间较长，难以及时在患者身边开展即时检测。

为克服这些局限，能够利用少量血液进行快速且准确分析的微流体技术备受关注，利用电信号变化的分析方法（阻抗分析）也因可在不损伤细胞的前提下实现实时测量而引发关注。

研究团队此前已发表研究成果，将电化学信号分析法（EIS，Electrochemical Impedance Spectroscopy）与模拟真实血流环境的微流体通道相结合，测量血液的电学特性，并对红细胞排列和血红蛋白周围的水分结构（水合结构）进行定量解析。通过该研究，团队证明了在真实血液中也可以导出血液学指标。

但既有研究未能充分反映红细胞在不同渗透条件下发生的膨胀或收缩变化，因此在精密指标测量方面存在局限。

为此，研究团队利用光学显微镜和全息层析显微镜，观察红细胞在不同渗透环境下——例如大量吸水而膨胀，或相反失水而收缩时——其形态和体积如何变化。随后，研究团队通过附有电极的微流体通道，在多种频率下测量血液样本的电学响应，更加精细地捕捉细胞内外的变化。

在此基础上，研究团队计算了血浆、红细胞细胞膜和细胞质的介电特性，并提出了一个新的分析模型，将渗透压变化导致的红细胞收缩与膨胀以及血红蛋白周围水分状态的变化一并纳入考量。

结果显示，研究团队成功算出了临床血液检测中使用的6项主要指标，且与现有临床设备的分析数值吻合度超过95%，准确度较高。

此外，研究团队还评估了血浆及红细胞内部流体的黏度，证明有望更加精确地反映患者的健康状况。尤其是，与传统库尔特计数器（Coulter Counter）方法仅在单一频率下推算细胞体积不同，本次研究在多种频率下综合分析电信号变化，从而提出了一种可综合解析血液成分介电特性的新型分析方法。