冠状动脉疾病是全球主要致死性疾病之一，临床诊疗离不开对冠脉血流动力学的精准量化。当前广泛应用的血液血流储备分数（FFR）检测通常依赖在导丝内部集成压阻/压电或光学传感器。然而，多股导线会降低信号的信噪比和导丝的扭转刚度与传扭效率，削弱其在复杂血管中的操控性。

针对上述挑战，南科大材料科学与工程系郭传飞教授联合中科大力学系王柳教授开发了新型离电型压力导丝（iontronic tip-sensing guidewire, ITG）。该导丝在商业无传感功能的导丝尖端集成微型离电型压力传感器，利用血液和组织中的离子作为信号传导介质，大幅简化压力导丝的结构，同时兼顾高灵敏尖端压力监测与导丝在复杂血管内的高操控性。

ITG尖端离电传感单元由金属端头—微结构离子凝胶—树脂管构成，关键界面采用弹性硅胶封装，兼顾防渗与弹性缓冲。血压搏动或尖端与血管壁的接触力使金属头端压向离子凝胶，改变与电极的有效接触面积，引起界面双电层电容的即时变化，从而实现对血压与接触力的实时灵敏监测（图1）。

图1. 新型离电型压力导丝及其工作原理 

通过扭转载荷仿真与实验测结果显示：ITG 的扭转比接近 1:1，操控性与商业主力导丝相当；而商业压力导丝因内置多股导线，扭转比仅为 0.4，可操控性显著下降，验证了 ITG 在复杂血管路径中的可控性优势（图2）。

图2. ITG与商业主力导丝和压力导丝操控性对比

除高操控性外，ITG兼具优异的压力传感性能。在模拟液体环境中，ITG对压力变化呈现线性电容响应，灵敏度达0.39 pF mmHg^-1。在猪血管内，ITG 可持续稳定记录真实脉动波形，并对细微波动做出快速响应（图3），性能甚至高于商用导丝。需要指出的是，除了测试血液中的压力，这种导丝还可以测试导丝与血管壁的接触，从而为操作者提供即时的剥离/穿孔风险预警，提高术中安全边际并辅助操作策略及时调整——而这是常规的商用压力导丝不具备的功能。

图3. ITG在体外和活体猪模型血管中的传感性

在活体猪模型的FFR测试中，ITG 可长时间稳定采集冠脉压力并精准捕捉微小波动；在模拟分级狭窄的场景下，ITG 与商业压力导丝在压力曲线与 FFR 数值上高度一致，验证了 ITG 在狭窄定量评估与术中决策中的可用性与一致性（图4）。

图4. ITG在活体猪模型中的FFR检测

以上工作近期发表于《Nature Biomedical Engineering》。南方科技大学材料科学与工程系关方怡博士后、西安电子科技大学白宁宁副教授（南方科技大学材料系前联培博士生）为论文的共同第一作者，郭传飞教授与中国科学技术大学王柳教授为论文的共同通讯作者，南方科技大学是第一通讯单位。本研究获得国家自然科学基金杰出青年科学基金等项目的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1038/s41551-025-01548-9