甲藻是一组单细胞光合生物，它们使用一只眼睛和一对鞭毛来检测光线并朝它移动。这些是海洋浮游植物的主要代表之一 - 从热带到极地水域。许多物种能够通过水的运动产生生物发光。感觉到它后，整群甲藻照亮了海浪，或者留在了驶入大海的船后面。

这种反应与细胞对机械压力的反应有关，加利福尼亚大学圣地亚哥分校的一组科学家决定利用甲藻的这一特性来制造新的“天然”生物传感器。原型包括被包裹在透明柔性外壳中的活细胞，当感觉被拉伸、压缩或弯曲时会发光。蔡胜强教授和合著者在《自然通讯》杂志上发表的一篇文章中谈到了他。无独有偶，美国加州大学圣迭戈分校研究人员也开发出一种藻类制成的柔软且耐用的材料，这些材料可响应机械应力（压缩、拉伸或扭曲）而发光。这项工作的灵感来自于海滩赤潮事件期间观察到的生物发光波。研究发表在最新一期《科学进展》上。

发光藻类制成压力传感器

无论是机器、建筑还是飞机，了解部件是否承受机械应力总是很有帮助的。一种新型材料利用集成的发光藻类，可以快速、方便地让检查人员了解情况。这种实验物质由加州大学圣迭戈分校的科学家开发，主要由海藻基聚合物（称为藻酸盐）与被称为甲藻的活单细胞藻类结合而成。它还含有一种名为聚（乙二醇）二丙烯酸酯的聚合物，以帮助其承受重负荷。

在海洋中，甲藻会产生闪光，以威慑捕食者。在用这种新材料 3D 打印出来的小型结构中，当材料受到挤压、拉伸或扭曲时，它们同样会发光--机械应力越大，发光越亮。

重要的是，这种材料制成的机械应力传感器不需要任何电源或电子设备。尽管如此，甲藻确实需要有规律的光照和黑暗循环才能进行光合作用--从光中获得的能量用于在黑暗中产生生物发光。到目前为止，3D打印结构在“苛刻的条件”下几乎不需要维护，就能工作五个月左右。一旦进一步开发，可以想象这种材料还可以应用于软体机器人或医疗植入物等领域，后者利用光信号释放药物载荷或进行治疗。

由于施加的应力越大，发光越亮。研究人员还量化这种行为并开发了一种数学模型，根据所施加机械应力的大小来预测发光强度。他们还在材料上涂上特殊保护层，使材料可在海水中储存长达5个月，而不会失去其形状或生物发光特性。

“目前的这项工作展示了一种简单的方法，将生物体与非生物组件结合起来，制造出新型材料，这种材料能够自我维持，并对自然界中的基本机械刺激敏感，”该研究的资深作者蔡胜强教授实验室的博士生李成海说。有关这项研究的论文最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上。在下面的视频中，我们可以看到用这种材料制成的结构在发光。

机械应力下自发发光
科研人员将甲藻放置在各种形状的密封弹性壳中。为了增强细胞所承受的机械应力，在外壳的内表面制作了小突起，从而增强了变形过程中的水流。多亏了这一点，作者设法获得了生物传感器的原型，只要轻轻一碰，它们就会真正亮起来。科学家们还证明，磁铁可以放置在设备内部，然后在外部场的影响下它们移动并发光。

弹性聚合物聚二甲基硅氧烷用作壳。该材料是在具有使用激光制成的微孔的基质上制成的，因此他也保留了这些孔。它们捕获细胞和大型生物分子，但确保氧气和其他气体的交换。多亏了这一点，设备内的甲藻仍然活着，并且为了“充电”，它们足以留在光线下。光合作用将有助于恢复用于发光的资源。

甲藻材料的维护成本也很低。材料中的甲藻需要定期的光照和黑暗周期，以保持正常功能。当在黑暗阶段施加机械张力时，它们利用在光照阶段产生的食物和能量来发光。

“我们把文化带进来，这就是它的终点，”蔡教授说。“当它们在阳光下充电时，它们可以一次又一次地使用至少一个月。无需更新解决方案等。每台设备都是一个小的生命生态系统。”现在科学家们正计划改进原型——特别是获得这样的结构，以便活细胞可以直接整合到其中。这将使设备更加可靠和通用。在未来的某一天，它们可能会在海洋监测系统、水下机器人等领域得到应用，或者只是提供照明而不需要电力。

研究人员进一步改进了这些材料，使它们在各种条件下更加耐用。通过将第二种聚合物——聚乙二醇二丙烯酸酯（poly(ethylene glycol) diacrylate）混合到初始混合物中，研究人员进一步增强了这些材料，使它们能够承受更大的机械负荷。此外，通过用弹性橡胶状聚合物Ecoflex对材料进行包覆，使材料免受酸性和碱性溶液的侵害。研究人员继续改进和优化这些材料，以满足应用于从医学到机器人等各种行业的要求。

可望用于医学行业
这项研究展示了如何将生物生物与非生命成分简单地结合起来，以制造自持续且对自然界中的基本机械应力敏感的新型材料。这些创新的材料有望在未来应用于各种行业，从医学到机器人，从而为技术领域带来新的应用和改进。

医用压力传感器（Medical pressure sensors）是专门医用的压力传感器。即是专门医用的能感受压力并转换成可用输出信号的传感器。常用的医用压力传感器有医用负压真空系统压力传感器、真空压缩袋传感器、医用气压压力传感器、无创医用传感器、血压传感器板、动脉压力监测传感器 、动脉压力传感器、有创医用传感器 、离子束溅射薄膜压力传感器、一次性医疗压力传感器、生物医用压力传感器、血压计压力传感器、医用输液泵用压力传感器、脉向传感器/脉搏传感器、血压传感器、胎压传感器等等。

医用压力传感器都必须高度精确并紧凑包装，以方便携带，特别是器械要与病人直接连接时。如果传感器用于某医疗器械集成的监测仪器内，要使用不锈钢和阳极化铝等标准包装材料。如果压力传感器设备与人体或液体直接接触，则可使用可高压蒸汽灭菌的特种不锈钢或一次性传感器。

医用压力传感器通常用于对人体有创血压如动脉压、中心静脉压、肺动脉压和左冠状动脉压等多种压力进行监测，直接获得血压这一生理参数，为临床对疾病的诊断、治疗和预后估计提供客观依据。

医用压力传感器早期曾用于病床负重监测，现在则将小型压力传感器传感器应用到容易发生人为错误的领域，如：用于给药的输液泵。为了尽可能精确地调节流速以及便于护士随时监测，人们将压力传感器传感器应用在输液泵上。这种传感器可准确测量输液袋的重量，当液体重量与预先设定值不同时，传感器会立即向连接的设备发出警告信息，并及时跟控制器通信。

随着科技的进步和社会的发展，医用压力传感器的应用得到大大的普及，而且灵敏度和稳定性已经得到很大提高，这让医生对病人病情有了更好的判断。并且很多人高血压病人家里都自备了这类传感器，用于随时监测病人的血压状况。