• 智能“創可貼”搭配手機, 呵護你的傷口

    發布時間:2021-05-11來源:浙大新聞辦

    皮膚、粘膜或器官組織的傷口會給患者帶來劇烈疼痛,甚至引發嚴重感染。如果缺乏適當護理,傷口極易被病原體侵入,阻礙愈合,遷延不愈。嚴重情況下,還可能會引發敗血癥等一系列并發疾患,進而危及生命。

    如何更高效、便捷、智能地掌握傷口狀態并精準地給予藥物治療?近日,浙江大學生物醫學工程與儀器科學學院劉清君教授團隊,基于柔性電子技術研發了一款無線無源的智能“創可貼”,在多參數傷口監測的基礎上實現了精確電控給藥的反饋治療。

    無線無源的柔性閉環智能傷口貼片

    記者看到,這款長得像“創可貼”一樣的電子貼片,既能實現傷口原位實時監測,又能精確控制藥物遞送。針對感染性傷口,這種新型電子皮膚貼片,對于該類疾病的檢測和治療無疑具有重要意義。

    這項成果,近日刊登在國際知名期刊《先進功能材料》(Advanced Functional Materials),浙江大學博士生許剛和浙江大學博士后盧妍利為共同第一作者,浙江大學劉清君教授為通訊作者。


    柔性傳感貼片

    為了更好地貼合皮膚,科研人員采用了蛇紋形導線設計,利用柔性電極加工技術實現了柔性傳感電極的加工制備。傳感電極可實現拉伸、彎折和扭曲等多種不同的形變,從而可以適應人體柔軟的皮膚界面,實現與傷口表面的舒適接觸。

    柔性電極陣列的構建和修飾

    在設計中,貼片呈雙層結構,上層是集成有近場通信技術模塊、溫度傳感和藥物控制釋放等功能的柔性電路。下層為傳感電極和藥物控釋電極,用于實施傷口pH和尿酸的檢測,以及藥物釋放。


    無線無源

     “近場通信技術可以實現無線能量收集,用于驅動多種電化學傳感方法,實現信號采集及無線傳輸?!眲⑶寰淌诒硎?。

    在實驗室,記者并沒有發現為這個神奇“創可貼”提供電源的電池,那么電能是如何提供的?信息又是如何分析的呢?

    這些答案將由帶有近場通信技術模塊的智能手機來回答:通過手機靠近該貼片,即可無線供電、獲取檢測結果,之后根據檢測到的感染數據來控制藥物釋放,從而實現從監測到智能給藥的全過程反饋管理。


    精準給藥

    劉清君教授長期從事基于智能手機的傳感檢測研究,而在實際的調研中,團隊發現臨床上大量患者正在飽受傷口潰爛導致的并發癥痛苦。于是他想到了將檢測技術運用到傷口管理中。

    傷口恢復進展如何?過去常常通過觀察來了解,劉清君團隊則通過智能傳感技術實現了尿酸、pH及溫度等傷口炎癥指標的多參數監測,他們分別通過差分脈沖伏安法和開路電勢法檢測了傷口尿酸和pH,并采用高精度溫度傳感芯片監測了傷口溫度。

    劉清君教授介紹,多參數傷口檢測的結果不僅可以作為傷口輕重程度的有效評價手段,也可為電控藥物釋放提供指導,作為藥物治療結果的反饋評估。

    電控藥物緩釋

    傷口監測和感染治療的在體動物實驗研究

    傳統的傷口藥物敷料,都是通過藥物的自身緩慢擴散作用于目標部位。而浙大研究人員開發的智能給藥模式則是依托電勢控制實現精準按需給藥。團隊設計的電控藥物釋放模塊利用帶正電的聚吡咯膜包裹帶負電的藥物分子,當電極上施加負電激勵時,藥物分子會從聚吡咯膜的主鏈上解離,并且在電場力作用下釋放到傷口創面,達到治療的目的。

    在這項實驗中,課題組通過在小鼠體表傷口上接種金黃色葡萄球菌,形成感染傷口動物模型,將構建的智能“創可貼”貼敷于傷口,實現了良好的傷口監測與藥物治療效果。

    未來,科研團隊期待這種基于近場通訊的神奇“創可貼”能夠運用到糖尿病壞疽、下肢靜脈潰瘍、壓瘡、嚴重燒燙傷等慢性傷口的穿戴式監測管理和精準治療領域,以期為長期遭受傷口感染困擾的患者帶來福音。

    (文 柯溢能/圖片由受訪人提供)

    論文鏈接:DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.202100852


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