在生物医学检测领域，精准监测血液钠离子浓度对于诊断脱水、肾脏疾病以及某些神经和内分泌紊乱至关重要。近日，一项突破性研究展示了利用太赫兹光谱与光声检测相结合的系统，实现了对血钠水平的长期、无创监测。这项技术由天津大学张天教授团队主导，相关成果已发表在光学领域**期刊《Optica》上。
太赫兹辐射位于微波与中红外之间，具有低能量、对生物组织无害、散射少且对生物结构与功能变化敏感等特性，是理想的生物应用波段。然而，传统太赫兹光谱在生物应用中面临两大挑战：难以在复杂样本中检测除水以外的分子，以及难以穿透厚组织层进行体内检测。该团队通过引入光声检测技术，成功克服了这些障碍，实现了太赫兹波对离子的首次体内检测，标志着太赫兹技术向临床实用化迈出了关键一步。
这项新技术的核心在于利用声波“切除”噪声。由于水分子会强烈吸收太赫兹辐射，导致信号干扰严重，研究团队开发了一种模块化系统。该系统照射太赫兹波，样本吸收能量后，使血液中与水分子相连的钠离子产生振动，进而激发出超声波。通过超声换能器检测这些声波，即可将吸收的太赫兹能量转化为可测量的信号。张天教授指出，这一技术有效突破了长期限制太赫兹应用的水吸收壁垒，未来不仅能检测血钠，还能识别糖、蛋白质和酶等多种生物分子。
在实验验证中，研究人员在活体小鼠耳部皮肤下成功监测到血钠水平的变化，时间分辨率达毫秒级，持续监测超过30分钟。为降低背景噪声，实验初期对皮肤进行了冷却处理。随后，团队在人体志愿者身上进行了初步测试，发现无需冷却皮肤也能检测到与血流量成正比的钠离子光声信号，且能快速区分高、低钠水平的人体血液样本。尽管目前仍需进一步优化检测位点（如口腔内部）及信号处理方法，以摆脱对冷却的依赖，但结果已显示出无创实时监测的巨大潜力。
对于中国医疗科技行业而言，这一成果展示了我国在高端生物传感与太赫兹应用领域的原始创新能力，为未来开发便携式、家庭化的电解质监测设备提供了核心技术支撑，有望在慢性病管理与急诊监护中发挥重要作用。