血流动力学的评估是心血管患者术后监护的重要基础指标，对于儿科和先天性心血管疾病同样如此。实时、准确地监测病人的血液动力学状态，能够帮助及时进行疾病诊断和预后评估。但是，要实现“实时、及时”绝非易事。近期，中国科学院北京纳米能源与系统研究所李琳琳团队开发了一种可植入式、通过“可生长”的护鞘（Sheath）结构固定压电传感器，达到血管无约束目的的压电血液动力学传感系统，将采集的血管敏感压力信号实时传输到手机APP，实现了血液动力学的监测。

  仿生的护鞘结构受到植物叶鞘结构和功能的启示。禾本科植物如小麦、水稻等具有显著的叶鞘，它们的功能是保护茎上的幼嫩居间分生组织和幼芽，加强茎的支持作用。随着植物的生长，叶鞘随茎的延伸而逐渐展开，不干扰茎的生长。本工作中设计的聚氨酯纤维护鞘具有类似的结构和功能，能够固定柔性压电传感器而不干扰动脉血管的动态生长，从力学协同增强的角度提高了传感性能。

  压电传感器由周向排列的聚偏氟乙烯纳米纤维（PVDF NFs）组成，从而提高压电响应性。使用模拟血管通路对传感设备进行体外血流动力学测试，传感器动态机械刺激的感测能力通过建立电压输出和压力之间的关系量化。随着模拟血管内压力（20-200 mmHg，1 Hz）的增加，输出电压相应增加，具有显著线性关系（R² = 0.99）和0.64 mV/mmHg的高灵敏度，验证了传感器用于监测血管内压力的灵敏性和可靠性。

图4 无约束血管电子系统的大鼠中长程植入及血流动力学监测

  这一研究从“材料-器件-系统”多个层次实现协同创新，在柔性压电材料的设计、传感器结构优化、植入式工作环境适应性等方面都取得了重要突破，为植入式脉搏波监测技术积累了宝贵的基础。这一植入式传感系统不仅具有出色的性能，而且通过后端小型集成模块，系统实现了生理信号的无线传输，为患者提供了便捷和高效的生理监测方式，为医生提供重要的生理数据。 

  论文链接： https://doi.org/10.1002/smll.202304752

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