醫(yī)學(xué)材料的生物相容性、藥物釋放行為、組織整合能力及抗感染效能等關(guān)鍵性能，往往與其所在微環(huán)境的pH值密切相關(guān)。傳統(tǒng)宏觀pH測量方法（如常規(guī)pH電極、pH試紙或指示劑）在醫(yī)學(xué)材料研究中存在明顯限制：空間分辨率不足，無法反映微米尺度下的pH異質(zhì)性；操作過程可能對微小樣品或精密結(jié)構(gòu)造成物理干擾；難以實現(xiàn)對微小區(qū)域內(nèi)pH動態(tài)變化的實時連續(xù)監(jiān)測。丹麥Unisense公司開發(fā)的pH微電極技術(shù)，以其獨特的微型化設(shè)計和性能優(yōu)勢，為克服上述限制提供了有效的技術(shù)手段。

Unisense pH微電極的核心技術(shù)特點

Unisense pH微電極系統(tǒng)的核心在于其微型化的傳感器，主要性能參數(shù)使其適用于醫(yī)學(xué)材料的微觀研究：

1.高空間分辨率：微電極尖端直徑可低至40微米左右，使其能夠插入并測量單個細胞附近、材料-組織界面、藥物載體周圍、組織工程支架內(nèi)部孔隙等微小區(qū)域的pH值。這解決了宏觀方法無法實現(xiàn)的微觀定位測量問題。

2.微創(chuàng)與在位測量：微電極尺寸極小，顯著降低了對生物樣本（如細胞、組織切片、微組織模型）或精密材料結(jié)構(gòu)的物理擾動，允許在復(fù)雜的細胞培養(yǎng)環(huán)境、體外模擬生理系統(tǒng)（如溶酶體環(huán)境模擬）中進行非破壞性或微創(chuàng)性的在位pH測量。

3.快速響應(yīng)與實時監(jiān)測：響應(yīng)時間通常小于1秒，能夠連續(xù)、實時記錄pH值隨時間的變化過程。這有助于捕捉材料降解過程、藥物脈沖釋放事件、細胞代謝活動等引發(fā)的局部pH瞬時波動。

4.高靈敏度與精確度：儀器的分辨率可達0.01 pH單位，能夠檢測微小但具有生物學(xué)意義的pH變化。

5.精密操作系統(tǒng)：系統(tǒng)通常配備精密微操縱器，可在倒置顯微鏡、體視顯微鏡等設(shè)備下實現(xiàn)電極三維空間中的精準定位與穩(wěn)定移動，確保測量位點的精確性。

在醫(yī)學(xué)材料研發(fā)中的應(yīng)用案例

丹麥Unisense公司推出的pH微電極，尖端直徑10微米，適合測量醫(yī)學(xué)材料表層薄液膜。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，鈦合金骨科植入體等植入材料表面薄液膜的pH變化可反映細菌生物膜的形成或炎癥反應(yīng)，為感染預(yù)警提供依據(jù)。

案例1：測量金黃色葡萄球菌生物膜內(nèi)pH梯度（表面pH 7.2，內(nèi)部pH 5.8），解析代謝產(chǎn)物（如乳酸）的擴散行為。

案例2：腫瘤微環(huán)境模擬。在仿生腫瘤液膜（pH 6.5）中測試pH響應(yīng)型藥物載體，優(yōu)化釋放動力學(xué)。研究具體的響應(yīng)機制、納米載體類型、優(yōu)勢與局限，并探討了其在多種腫瘤治療中的應(yīng)用前景。

結(jié)論

丹麥Unisense pH微電極技術(shù)提供了一種高空間分辨率、微創(chuàng)原位、快速響應(yīng)的pH測量手段，有效解決了醫(yī)學(xué)材料研究中微觀尺度pH測量難題。該技術(shù)在評價生物材料表面特性、驗證智能藥物遞送系統(tǒng)性能、優(yōu)化組織工程支架內(nèi)部環(huán)境、研究抗菌材料作用機制等關(guān)鍵領(lǐng)域提供了不可替代的定量實驗數(shù)據(jù)。盡管存在一定的操作復(fù)雜性和成本挑戰(zhàn)，隨著技術(shù)自身的不斷演進（如多參數(shù)集成、微型化與無線化）及與其他分析手段的協(xié)同，Unisense pH微電極系統(tǒng)將繼續(xù)作為一項重要的基礎(chǔ)研究工具，推動醫(yī)學(xué)材料從微觀設(shè)計到臨床轉(zhuǎn)化過程的科學(xué)與技術(shù)進步。