先进生物传感器实现器官芯片实时氧气监测
器官芯片数据获取的关键瓶颈
器官芯片概念创建模拟特定器官功能的微型生物结构，如肺部将氧气从空气转移到血液。目标利用这些器官芯片（微生理模型）加速高通量测试评估毒性或新药疗效。
但器官芯片研究虽取得显著进展，一大障碍是缺乏从系统实际获取数据的工具。现有数据收集方式需生物分析、组织学等破坏组织的技术。亟需工具在不影响系统运行前提下实时收集数据。
氧气水平对组织功能的决定性影响
体内氧气水平差异巨大：健康成人肺组织氧浓度约15%，肠内衬约0%。这至关重要因为氧气直接影响组织功能。了解器官正常行为，实验时必须在器官芯片维持"正常"氧气水平。这意味着不仅监测器官芯片即时环境，还要监测其组织内氧气水平。
磷光凝胶生物传感器：微秒级精准监测
为应对挑战，开发生物传感器让研究者实时追踪器官芯片氧气水平，使系统更贴近真实器官功能。这对器官芯片在药物毒性测试等应用实现潜力至关重要。
生物传感器关键是磷光凝胶：经红外光照射后发射红外光。但暴露于光到发射回波的滞后时间随环境氧量变化。氧气越多，滞后越短。这些滞后仅持续微秒级，通过监测滞后时间，研究者可测量氧浓度至十分之一百分比精度。
生物传感器工作需在器官芯片制造时薄层掺入凝胶。因红外光穿透组织，"读取器"（发射红外光并测量磷光凝胶回波闪光）用于反复监测组织氧气水平，滞后时间以微秒计。
生物传感器在使用人乳腺上皮细胞的三维支架中成功测试，模拟健康和癌变组织。下一步将其纳入自动调节系统维持目标氧浓度。
传感器