סיבים אופטיים הם אמצעי להעברת מידע במהירויות גבוהות להפליא; עם זאת, הטכנולוגיה יכולה לשמש ליותר מאשר רק אספקת חיבור מהיר לאינטרנט. חוקרים מדווחים ב חיישני ACS פיתחו מערכת חישת סיבים אופטיים שיכולה לעזור לאנשי מקצוע רפואיים לעקוב אחר חולים לסיבוכים לאחר פציעה מוחית טראומטית. הטכנולוגיה עוקבת אחרי שישה סמנים ביולוגיים בו-זמנית, באופן רציף ואוטומטי כדי לספק מידע חיוני על בריאות המוח בבדיקות מעבדה.
לאחר פגיעה מוחית טראומטית, כגון זעזוע מוח, עלול להיווצר נזק משני כתוצאה מנפיחות במוח. סמנים ביולוגיים שנמצאים בדם או בנוזל עמוד השדרה מספקים לאנשי מקצוע רפואיים מידע על בריאות המוח; עם זאת, שיטות נוכחיות רבות מתקשות לנטר מספר סמנים ביולוגיים בו-זמנית. אז, Yuqian Zhang, Ali Yetisen ועמיתיו רצו ליצור מערכת סיבים אופטיים המנטרת במקביל שישה סמנים ביולוגיים מרכזיים לבריאות המוח: טמפרטורה, pH וריכוזים של חמצן מומס, גלוקוז, יוני נתרן ויוני סידן. סיבים אופטיים, בדומה לאלה הגדולים יותר המשמשים בכבלים סיבים אופטיים תת-קרקעיים, הם אידיאליים ליישומים רפואיים בגלל גודלם הקטן ויכולתם לקיים אינטראקציה עם סמנים ביולוגיים בולעי אור או רקמות בדפוסים הניתנים למדידה.
החוקרים ציידו שישה סיבים אופטיים עם קצות פלורסנט ספציפיות לכל סמן ביולוגי. לייזר מיוחד מרובה-גל הוזרח דרך הסיבים ושימשו לניטור האנליטים. כאשר אנליט מטרה אחד קיים אינטראקציה עם קצה ניאון, השינוי בבהירות תועד על ידי מחשב. לאחר מכן שולבו ששת הסיבים, יחד עם סיב נוסף להגברת המדידה של אות הסידן, בצנתר בעובי 2.5 מילימטר כדי ליצור מערכת חישת נוזל מוחי. אלגוריתמים מונעי למידה של מכונה פיטרו את אותות הקרינה זה מזה, וסיפקו קריאה קלה של כל סמן ביולוגי.
מערכת החישה בקטטר זיהתה בהצלחה את ששת הסמנים הביולוגיים בניסוי עם מוח של בעלי חיים שנועד לחקות את התנאים של המוח האנושי לאחר פציעה טראומטית. לאחר מכן, דגימות נוזל מוחי נאספו ממשתתפי אנוש בריאים והוסרו עם סמנים ביולוגיים של בריאות המוח המעניינים. מערכת החישה קבעה במדויק את ה-pH, הטמפרטורה ורמת החמצן המומס בדגימות אלו וזיהתה שינויים בריכוזי היונים והגלוקוז. החוקרים אומרים שעבודה זו מוכיחה שמערכת הסיבים האופטיים שלהם יכולה לזהות מתי פציעה משנית עשויה להיות קרובה ויכולה לסייע במעקב אחר סיבוכים מפציעות טראומטיות אלו בחולים.
המחברים מכירים במימון מהחברה המלכותית, הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין ומועצת המלגות של סין.
