高血压是全球最常见的慢性病之一，也是心脑血管疾病的主要危险因素。世界卫生组织数据显示，全球每年因心血管疾病死亡的人数超过 1800万，其中相当一部分与高血压控制不佳有关。传统的降压治疗主要依赖口服药物，如氯沙坦、硝苯地平、倍他乐克等。然而，这种方式存在几个突出问题：

被动性：患者需要严格遵守用药时间和剂量，一旦漏服或过量，风险极高。延迟性：药物起效需要一定时间，无法应对血压的快速波动。依从性差：长期服药容易导致患者不耐烦或忘记服药，影响疗效。

面对这些挑战，科学家们一直在探索更智能、更主动的血压管理方式。近日，来自中南大学、香港及新加坡的研究团队在 Science Advances 发表了一项突破性成果：他们开发了一种 闭环生物电子贴片（BPMS），能够实时监测血压，并通过电化学方式在皮肤下生成一氧化氮（NO），实现按需血管扩张，从而动态调控血压。这一创新为未来心血管疾病的智能化管理提供了全新思路。

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为什么选择一氧化氮（NO）？

在人体内，一氧化氮是天然的血管舒张因子。它通过激活鸟苷酸环化酶，促进平滑肌细胞松弛，从而扩张血管、降低血压。与口服药物相比，NO有几个优势：

起效快：在局部生成即可迅速作用于血管。高生物利用度：避免了药物在消化系统和肝脏的代谢损耗。副作用少：不易引起全身性低血压或药物耐受。

因此，如何在体内精准、可控地生成NO，一直是医学界关注的热点。

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技术原理：传感+控制+电极的闭环系统

BPMS的核心在于一个 闭环反馈机制，它由三个子系统组成：

脉搏传感系统采用光电容积脉搏波（PPG）技术，通过绿色LED和光电探测器捕捉血流变化。结合算法芯片，实时计算收缩压（SBP）和舒张压（DBP）。验证实验显示，该系统与传统袖带血压计的测量结果高度一致，相关系数达到 0.93（SBP）和0.81（DBP）。逻辑控制系统内置微控制单元（MCU），根据血压阈值（SBP ≥ 140 mmHg 或 DBP ≥ 90 mmHg）自动调节电极电压。当血压过高时，系统启动电化学反应生成NO；当血压恢复正常时，自动停止。支持蓝牙无线传输，用户可在手机或OLED屏幕上实时查看血压数据。集成电极系统采用分层设计：金纳米颗粒（Au NPs）作为催化剂，将氧气还原为过氧化氢（H2O2）；铜-氮掺杂碳纳米带（Cu-NC NBs）作为类酶，进一步催化生成NO；铂纳米颗粒（Pt NPs）则清除副反应产物。使用多孔微针阵列（PMN），不仅能穿透皮肤，还能通过电渗流（EOF）将NO扩散至 4毫米深度，有效作用于血管。

这一系统的独特之处在于，它不是单纯的监测设备，也不是单纯的药物释放装置，而是一个 智能化的“监测-反馈-干预”闭环平台。

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动物实验：兔子和猪的验证

研究团队在兔子和猪的体内进行了实验，结果显示：

BPMS能够实时监测血压，并在血压升高时自动启动NO生成。NO释放后，血管迅速扩张，血压恢复正常。整个过程无需人工干预，完全由系统自动完成。

更重要的是，实验表明BPMS的NO释放具有 高度选择性和安全性，没有出现明显的副作用或组织损伤。这为未来在人体应用奠定了坚实基础。

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技术亮点与创新

闭环反馈：首次实现血压监测与NO生成的实时联动，真正做到“智能干预”。微针阵列：突破了NO在组织中扩散受限的问题，使其能够深入血管作用。纳米催化剂：利用Au、Cu-NC、Pt的协同作用，保证NO生成的高效与安全。无线便携：贴片式设计，轻薄柔软，可随身佩戴，适合长期使用。可控性强：用户可通过手机手动控制NO释放，满足个性化需求。

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临床意义：未来的血压管理方式

如果这一技术能够成功应用于临床，将带来以下改变：

替代部分口服药物：减少患者长期服药的负担和副作用。实时预防心脑血管事件：在血压突然升高时，系统可立即干预，避免中风或心梗。提升依从性：贴片式设计简单易用，患者无需记住复杂的用药方案。个性化治疗：根据不同患者的血压波动特点，系统可自动调整干预策略。

对于老年人和慢性病患者而言，这种智能化管理方式尤其具有吸引力。

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挑战与展望

尽管BPMS展现出巨大潜力，但仍需解决一些问题：

长期稳定性：微针和纳米催化剂在长期使用中是否会失效？人体适应性：不同皮肤厚度、血管分布是否会影响效果？大规模临床试验：需要在更多人群中验证安全性和有效性。成本与普及：如何降低制造成本，使其能够广泛应用？

未来，随着生物电子学和纳米技术的发展，BPMS有望成为心血管疾病管理的新标准。它不仅能用于高血压，还可能扩展到糖尿病、心律失常等其他慢性病的智能化管理。

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结语

这项研究展示了一种革命性的血压管理方式：通过闭环生物电子贴片，实现实时监测与按需干预。它将传统的“被动治疗”转变为“主动管理”，为心血管疾病的防治开辟了新道路。或许在不久的将来，我们不再需要每天按时吃药，而是只需贴上一片智能贴片，就能让血压保持在安全范围内。

这不仅是技术的突破，更是医学理念的革新——从“治病”到“智能健康管理”，人类正在迈向一个全新的时代。

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参考文献

Zou Y., Chen Z., Jin B., Lyu L., Xie Y., Li Y., Zeng K., Yan S., Wu Z., Chen W., Liu Y.-N., Zhao Y.
A closed-loop bioelectronic patch for intelligent blood pressure management.
Science Advances, Vol. 11, eadx6438, 6 August 2025.
DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adx6438

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