从汗水解构身体奥秘

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可穿戴生物感测器即时分析健康状况

从汗水解构身体奥秘

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Nyein教授荣获知名的《麻省理工技术评论》颁发2021 年亚太区 35岁以下创新者,未来,她将在科大发展研究与教学事业。
Nyein教授荣获知名的《麻省理工技术评论》颁发2021 年亚太区 35岁以下创新者,未来,她将在科大发展研究与教学事业。 [Download Photo]
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学术无边界,在顶级年轻研究人员的职业生涯中,往往有众多国家及院校为他们敞开大门。对Hnin Yin Yin NYEIN教授而言,科大教授们对科研的热情及创新是促使她选择加入科大的一大要素。

可穿戴式汗液感测器

Nyein教授在缅甸土生土长,大学时负笈美国,在加州大学柏克莱分校接受高等教育,获授材料科学与工程学学士和博士学位,毕业后在史丹福大学担任博士后研究员。除了获评选为《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)颁发的2021 年亚太区 35岁以下创新者,她也曾于《自然》等知名科学期刊发表研究成果。Nyein教授现已移居香港,并在科大化学及生物工程学系担任助理教授。

Nyein教授的研究范畴聚焦个人化医疗保健,重点设计柔性可穿戴生物感测器。她研发了一种先进的可穿戴汗液感测器,以静止汗液作为稳定的生物流体来源,以进行分子级健康指标评估。该装置能准确而可靠地分析使用者的健康资讯,更可以具成本效益的方式大量生产,方便使用者持续纪录和监察自己的生物分子数据,掌握健康情况。

Nyein教授说:「虽然现时市面有很多内置健康监测功能的智能手表,但这些产品都不能进行分子级健康数据评估。汗水蕴藏了很多有用资讯,有助我们了解身体的动态情况。这种人体资源现时仍未获充分利用,汗水很有潜力发展成可令人们主动丶非入侵性和准确地监测健康的媒介。」Nyein教授研发的可穿戴汗液感测器能定期为使用者提供了解自己生理机能的资料,鼓励他们主动监测自身健康情况,有助改变人们的被动式医疗习惯,实现及早发现丶诊断丶及治疗康复的理想目标。

Nyein教授补充道:「汗液感测器将于多方面惠及健康管理,并可能改变某些疾病的诊断方法。」以囊肿性纤维化一疾病为例,测量汗液氯离子含量正是诊断的黄金标准。传统的汗液测试在收集样本时,会在刺激患者汗腺时要求患者静坐不动,患者也须静候实验室结果。相比之下, Nyein教授设计的可穿戴汗液感测器,能让使用者一次过进行汗腺刺激丶样本收集和汗液分析,获取近乎实时的相关资料。装置还经过优化,能够在超低速汗液分泌的条件下快速取样,即时进行汗液成分测量和分析。

用途广泛

Nyein教授说:「这项技术用途广泛,可用于测量汗液的其他分子成分。只要某种疾病的诊断指标涉及汗液生物标记,我们便可与专业医护人员合作,针对特定用途修订感测器技术。」

感测器不仅能应用于疾病诊断和治疗,还适用于体育科学领域。Nyein教授说:「它可以用来估算运动员的体液和电解质流失率,当然还有汗液流失率。我们已开始接触体育实验室和运动员,希望透过进一步研究,助运动员找出最佳状态,从而优化他们的表现。」

另外,一些研究已指出手心冒汗和心理压力水平相关。 因此,汗液生物感测器也可以用于反映压力水平。「我们进行了一项测试,让参加者先在手指上戴上感测器,随后进行演讲。结果显示压力会令冒汗率激增。」

未来计划

未来五年,Nyein教授的目标是收集大量数据,制作出条一代表健康与平衡身体状况的基线。如果使用者的汗液数据偏离健康基线,便可能是生病的先兆,可提醒使用者及早检查身体。

要发掘感测器测量数据与健康状况之间的关联,则需引入具备数据分析核心能力的专家。Nyein教授说:「我们需要大数据和机器学习专家的帮助,才可以分析大型资料库和从中撷取有意义的洞见。要令这个想法取得成功,需依靠大量跨学科协作研究。」

再创新篇

科大的研创氛围,还有教授们对各自研究领域的热诚,都令Nyein教授留下深刻印象,所以她选择了科大作为她学术旅程的下一站。她微笑着忆述:「面试时,我在与化学及生物工程学系教授的交谈中,感受到他们对科研的重视和热忱,他们也非常支持我继续在现时的研究领域努力。他们是真正说服我来科大的人。在抵达科大,亲身看过校园环境和研究设施后,我觉得自己作出了正确的选择。 」

Nyein教授认为工程学是一门结合理论与实践的学科,能够将想法付诸实践为她带来了莫大的成就感。她说:「对我而言,大学就是最优秀的研究环境,这里没有限制我发挥所长的企业业务目标,能让我专注于推进科技发展。」

Nyein教授寄语有志开展科研之旅的同学们,强调成功的科研人员需具备两个基本素质:「热情是首要条件,这是激励你发现新事物的动力。另外,你也需要过人的毅力。重大的研究突破往往需时经年,且研究者必定会在过程中经历无数次失败。因此,不轻言放弃丶无惧困难勇往直前的决心非常重要。」

跨学科教学

在公民义务和责任心的推动下,Nyein教授相信每项研究工作的最终目标都是为社会带来正面影响,她期待将自己的专业知识传授给学生,令他们成为推动社会变革的人才。

Nyein教授说:「不是每一种职业都能让我们一方面做自己热爱的事情,一方面启发年轻一代,助他们为世界带来积极影响。能够于现阶段在科大实现这两个目标,我既自豪又荣幸。」

为了令学生更投入学习,Nyein教授在授课时会让同学把新概念与旧有知识融会贯通。她会举例说明理论如何适用于不同领域,令同学明白两者息息相关之处,并讲解应用与现实生活问题的关联,拓阔学生的思考角度。

Nyein教授说:「我的学生来自很多不同学科,有同学专门研究生物学,也有一些来自化学和工程专业。所以我在讲课时会提出不同背景的例子,帮助同学找出自身知识和新概念之间的关联,与话题产生共鸣可以有效提升学习兴趣。」

巾帼不让须眉

谈到工程领域的女性,Nyein教授观察到生物工程学领域的女性数目,通常比其他工程领域多。她忆述在柏克莱和史丹福研修期间,身边的研究人员几乎有一半都是女性,她说:「我认为这是令人鼓舞的现象,显示女性也有机会和平台从事自己喜欢的工作。」

召集更多女性工程学大使,或许是改变工程领域男多女少的传统观感的其中一个方法。Nyein教授表示:「最先拍下黑洞影像的计算机科学先锋也是女性。我们需要更多像她们一样具影响力的女性榜样来鼓励年轻一代加入STEM的行列。」

作为一名知名年轻学者,Nyein教授除了在科研方面的投入外,对于启发和鼓励新一代工程学子同样不遗馀力,她寄语同学们道:「勇敢地丶坚毅地丶大胆地向人们展示你们的能力吧!没有人能阻止你们前进的脚步!」