看到針頭就腿軟的人“有?!绷?!新型采血設備向水蛭取經,抽血舒適值大幅提高……

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采血時看到針頭就腿軟的人有福了?

受水蛭的啟發(fā),瑞士的研究人員在幾個月前發(fā)布了一種新的采血設備。該設備摒棄了讓許多人恐懼的針頭,而是采用吸盤和微針的組合,從而以盡量小的創(chuàng)傷獲得足夠多的血液。

圖片

圖片來源:參考資料[1]

吸血水蛭的嘴部有一個吸盤,嘴里有許多鋒利的“小牙齒”,進食時通過吞咽產生負壓進行吸血。蘇黎世聯邦理工學院開發(fā)的這款新型采血設備也是類似的工作原理——先通過吸盤吸附在人的上臂,按壓后,裝置內部的微針會刺穿皮膚,再通過負壓就能收集血液。

說起水蛭,很多人可能都會感到害怕或覺得它們惡心,但科研界一直以來都在努力研究水蛭潛在的治療價值,其中有些已經得到了積極的應用。

認識水蛭

饑餓的吸血水蛭對光線、震動等周遭環(huán)境變化非常敏感。遇到目標宿主時,一些水生環(huán)境中的水蛭甚至還會“追逐”目標動物。它們的頭部和尾部都各有一個吸盤,口吸盤小,尾吸盤大。跑起來的時候,水蛭的身體會像毛毛蟲那樣不停地“伸展-收縮”向前蠕動,前后兩個吸盤交替移動,直到前面的吸盤接觸到宿主并成功吸住。

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圖片來源:Chiswick Chap

不過別擔心,人們徒步時遇到的陸地水蛭一般不會追著目標跑,它們經常是意外地附著在宿主身上。用吸盤將自己固定住后,水蛭嘴里排成 Y 形的三個顎就會開始工作。每個顎就像一把鋸齒狀的刀,上面是許多排成一排的小牙齒,它們前后移動,切開宿主的皮膚。

正常情況下,我們受傷出血后,身體會自發(fā)啟動一些生理機制來停止出血:血小板會在血管受損的地方聚集,之后產生大量凝血酶,傷口處會形成血凝塊來進一步止血。

不過,水蛭自有對策,它們會釋放一種叫做水蛭素(hirudin)的酶,直接抑制宿主凝血酶的活性,從而防止宿主的傷口形成血塊,傷口的血液可以保持流動,水蛭也就能一直吸血。它們吸血的時間在數十分鐘到數小時之間不等。

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有些吸血水蛭的嘴里有三個顎,上面排列著很多很小的牙齒。在野外,如果發(fā)現身上有水蛭想趕走它,可以用手指甲推掉水蛭頭尾的吸盤使其掉落。圖片來源:American Museum of Natural History

水蛭在吞咽的時候會產生負壓,從而將血液吸入到消化道。吃飽的水蛭可以膨脹至其之前體重的 5 倍,有時吸血量甚至可達其體重的 10 倍。“如果血液在其體內凝固,那么水蛭就會像磚頭一樣掉到水底?!奔幽么蠡始野泊舐圆┪镳^昆蟲學高級館長科維斯特·柯里 (Kvist Currie) 說道。

水蛭素是一種強效抗凝劑。當水蛭吃飽脫落后,水蛭素還會在叮咬部位發(fā)揮作用,宿主的傷口還會繼續(xù)出血一段時間。而水蛭吃飽離開后,它消化道內的宿主血液也可以很久都不凝固。之前有研究人員發(fā)現,有的水蛭吸一次血可以生存一年!

在英語中,“水蛭”一詞還被用來形容那些一味索取而不愿給予的人。不過事實上,并不是所有水蛭都吸血,也有很多種水蛭是捕食者,它們主要以蝸牛、蛞蝓、蚯蚓等小型無脊椎動物為食。同時,在食物鏈中,水蛭也是魚類、烏龜、水禽等動物的食物。

水蛭來幫你

在科研界,水蛭是很多研究人員的寵兒,有些科研人員甚至會讓實驗室里的水蛭吸自己的血。通過研究水蛭素,科學家正在開發(fā)副作用更小的治療血栓和預防中風的藥物。另外,在進行外科手術時,水蛭也可以發(fā)揮作用,例如當人類截斷的手指被重新連上時,水蛭可以通過吸血讓新鮮的含氧血液重新進入斷指。

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為了找到并收集水蛭,有些研究人員拿自己當誘餌。等水蛭吃飽了,它們就會自動脫落,掉進研究人員準備好的袋子里。圖片來源:American Museum of Natural History

現在,以水蛭為模型開發(fā)的采血設備又有望幫助人們更輕松地采血。在蘇黎世聯邦理工學院今年 3 月發(fā)布的一項研究中,新采血裝置的吸盤、微針就是模仿水蛭的嘴部吸盤和小牙齒。吸盤固定在患者的手臂上,按壓后,吸盤內部的微針將會刺破皮膚。之后,吸盤內壓力的釋放就會產生負壓,從而將血液吸入,并存在一個含有抗凝劑的儲存空間內。

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圖片來源:參考資料[1]

微針的侵入性更低,引起的疼痛感和不適感也更小,傷口更容易愈合。另外,由于微針是被固定在吸盤內部,因此和傳統(tǒng)的采血針頭相比,這減少了人們在穿刺過程中和后續(xù)處理中的受傷風險。研究人員也正在開發(fā)一種由完全可生物降解材料制作而成的新版本裝置。

非醫(yī)療專業(yè)的人也可以使用這個采血設備。而且和指尖采血相比,它能夠采集更多的血液,提高了診斷的準確性。另外,它能以較低的成本進行制造,且便于攜帶,因此很適合中低收入地區(qū),有望幫助人們更好地對抗瘧疾等疾病。

目前瘧疾的診斷需要從患者的耳垂或指尖進行采血,然后檢測是否有瘧原蟲。當一只感染了瘧原蟲的蚊子叮咬健康人時,蚊子會將唾液中的瘧原蟲注入到人體中。之后,瘧原蟲會進入血液循環(huán)。寄生蟲首先會侵入肝臟,在肝細胞中生長繁殖;成熟后,它們會離開肝臟,感染血液中的紅細胞。

人感染瘧疾會出現發(fā)熱、畏寒、頭痛和嘔吐等癥狀,嚴重時可能危及生命。通過檢查血液涂片中的瘧原蟲,醫(yī)護人員可以診斷和監(jiān)測患者的瘧疾感染情況。

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通過血液涂片,可以觀察到瘧原蟲進入紅細胞內繁殖。2021年6月30日,我國被世界衛(wèi)生組織認證為無瘧疾國家。圖片來源:Lukas.S

兒童面臨嚴重瘧疾感染的風險較高。據世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,在非洲地區(qū),5 歲以下的兒童約占所有瘧疾死亡人數的 78%。

但與此同時,針頭恐懼癥在人群中的比例并不低,兒童對針頭的恐懼尤其明顯。據估計,大約四分之一的成年人、高達三分之二的兒童都對針頭有強烈的恐懼。一般而言,隨著年紀的增長,人們對針頭的恐懼會慢慢減弱或者消失。

如果你也害怕采血針,不妨期待一下“水蛭采血裝置”。

策劃制作

來源丨把科學帶回家(id:steamforkids)

作者丨Cloud

責編丨一諾

審校丨徐來、林林

評論
清風徐來愛科普
庶吉士級
新型采血設備的出現無疑為那些害怕針頭的人們帶來了福音。?它不僅提高了采血的舒適度和效率,?還展現了人類從自然界中汲取靈感進行科技創(chuàng)新的無限可能。?
2024-08-21
科普62348a74
庶吉士級
受水蛭的啟發(fā),瑞士的研究人員在幾個月前發(fā)布了一種新的采血設備。
2024-08-21
科普科普知識的搖籃!
太師級
受水蛭啟發(fā)的新型采血設備,不僅提升了采血過程的舒適度,還具有廣泛的應用前景,特別是在提高采血效率和減少醫(yī)療恐懼方面。這一創(chuàng)新展示了自然界的智慧如何被轉化為醫(yī)療科技,為人類健康服務。它的研發(fā)體現了科技與自然智慧的結合,為改善醫(yī)療體驗提供了新思路。水蛭這一看似不起眼的生物,成為創(chuàng)新采血技術的靈感來源,再次證明自然界的奧秘是科技發(fā)展的寶貴資源。
2024-08-21