克羅恩病是一種炎癥性腸病（IBD），會引起消化道的慢性炎癥。它的具體癥狀和嚴重程度因人而異，包括：腹痛和痙攣、慢性腹瀉、體重減輕和營養不良等癥狀。重要的是，克羅恩病作為一種慢性病具有不可預測的特點，可能會經歷疾病發作期和緩解期，患者需要進行長期管理。然而由于現有的內窺鏡和活檢等診斷工具無法捕捉到突然的腸炎急性發作，監測克羅恩病面臨挑戰，導致約70%的克羅恩病患者不得不接受腸道切除手術。

基于此，美國西北大學的John A. Rogers教授團隊開發了一種無線的微型植入式溫度傳感器，用于實時和長期監測腸道的慢性炎癥。該傳感器尺寸小重量輕，可以舒適地植入小鼠腹腔內并固定在肌肉組織上，并且采用藍牙低功耗技術與外部設備通信，可以實現4個月的長期測試。

腸道是一個動態、脆弱的器官，尤其在克羅恩病患者中已受損的組織更容易受到侵害。傳統的插入式或外部傳感器難以在腸道內長期穩定工作。該工作使用具有定制設計傳感器的鼠標模型，該傳感器體積小（12.8 × 8.2 × 5.8 mm3）、輕質（~0.58 g）并具有光滑表面的輪廓（粗糙度 Sa = 2.8 ± 1.6 μm），占小鼠體積的比例非常小。傳感器的小尺寸、平滑表面和生物相容性封裝材料可以減少與腸道組織的摩擦和刺激，長期穩定工作，避免對腸道產生額外損害。并且腸道是中空的器官，在不同部位對傳感器的位置和精度要求較高。該系統集成了低功耗藍牙芯片（BLE SoC）和溫度傳感器（分辨率 ~0.01 °C）等組件，由紐扣電池進行供電（具有約10.7周的續航時間）。傳感器設計成能夠固定在腹肌上，且與腸道直接接觸以檢測溫度。穩定的固定位置和高精度的傳感器確保了精準測量腸道的溫度波動。

該研究使用已建立的克羅恩病樣回腸炎小鼠模型（SAMP1/YitFc菌株）進行實驗，它們的親本菌株（AKR/J;無病變，無回腸炎）作為對照。如圖2所示。傳感器能夠有效捕捉實驗組小鼠腸道的溫度波動，發現明顯的超晝夜節律，這些波動特征在f=2、3和4的頻率上出現，與血液中的炎性細胞因子和應激激素（如TNFα、IL-1β和ACTH）的濃度變化相關。實驗表明，炎癥活動引發的體溫波動可以作為一種有效的預警信號，提供有關疾病活動和進展的重要信息，有助于醫生識別克羅恩病的早期癥狀。相比之下，對照組小鼠的腸道溫度波動沒有顯示出類似的超晝夜節律特征，表明該監測方法可區分患病和健康個體。

其次，傳感器的溫度監測顯示可以在可見病灶出現前約五周識別炎癥活動的早期跡象，為克羅恩病的早期干預和治療提供了寶貴的時間窗口。實驗還發現，隨著疾病的進展和年齡的增長，腸道的平均溫度呈現出明顯的長期下降趨勢，反映出隨著時間推移，炎癥和組織損傷逐漸加重。這與顯微組織學檢查的結果一致，顯示炎癥病灶范圍逐步擴大、炎癥細胞因子和免疫細胞的積累增加。

實驗結果也揭示了一種具有抗炎作用的受體（PPARγ）在炎癥活動中表達逐漸下降的現象。在實驗小鼠的腸道溫度波動中，PPARγ的陽性細胞在溫度谷點明顯低于峰點，且整體表達水平隨著炎癥進展而降低。這說明PPARγ可能與炎癥的調節和免疫應答有關，反映出腸道炎癥活動的復雜性和全身性。

來源：傳感器專家網