智能水凝胶“创口贴”，用于感染伤口的实时监测和按需治疗

致病性感染是慢性伤口最常见的并发症，由于其对愈合过程的损害甚至导致截肢和死亡的风险，已成为全球性的卫生保健挑战。目前，薄膜、海绵、水凝胶等敷料仍是临床伤口处理的主要选择。然而，目前的创面敷料被动治疗很难在获得真实创面状态的同时满足慢性创面的动态需要。伤口感染的早期发现和及时治疗需求至关重要，应在下一代伤口敷料中予以考虑。因此，我们迫切需要一种智能创面敷料系统，它将实时监测和按需治疗的特性结合起来，从而克服传统创面管理的“黑箱”状态。

到目前为止，研究人员已经开发了许多形式的可穿戴设备来监测体温、心率、血压、血氧水平、和汗液标记来评估人类健康。因此，随着可穿戴医疗设备的研制成功，新一代的智能伤口敷料(包含能够检测与伤口愈合过程相关的物理化学信号的传感器)正在出现，以解决目前伤口敷料的这些问题。智能创面敷料可以提供实时监测和护理诊断，通过无线传输收集物理化学数据，实现按需治疗，提高愈合效果。

图1-智能柔性电子集成创面敷料的结构和工作原理原理图。

为了尽早发现伤口的状况，研究人员使用了温度、pH、湿度、炎症因子、细菌分泌的毒素和酶等多种理化指标作为指标。其中，温度与伤口部位的炎症和感染状态密切相关，被认为是最重要和最有前途的指标之一。异常的伤口温度变化可被选为感染的早期预测因子，而非其他明显症状。

此外，按需治疗是智能创面敷料的另一个必要条件，可根据创面病理需要释放治疗药物。根据这一设计原则，团队此前报道了几种能够指导护理点治疗并以闭环方式提供反馈的伤口敷料。这些装置显示出捕获创伤生理信号用于诊断的能力，并根据需要提供治疗分子。

图2、智能伤口敷料的可控释药的抗菌性测试

在此，浙江大学的马列教授、董树荣教授和李石坚教授联合报道报告了一种智能柔性电子集成创面敷料，能够通过集成传感器实时监测创面温度，作为病理性感染的早期预测指标。随需应变的处理能力是通过将响应紫外线的抗菌水凝胶和UV LEDs集成到系统中来实现的，通过该系统，抗生素可在原位可控释放。通过集成传感器持续监测伤口温度，并通过蓝牙传输到便携式终端设备(如智能手机)。当伤口温度持续高于预设的阈值(例如40℃)时，将诊断出感染的伤口，并启动集成UV‐LEDs以触发位点释放抗生素。

作为柔性电子集成创面敷料的演示，该概念验证研究为克服创伤愈合过程中的“黑箱”状态并实施动态干预治疗提供了一种新策略。该项研究成果以“Smart Flexible Electronics‐Integrated Wound Dressing for Real‐Time Monitoring and On‐Demand Treatment of Infected Wounds”为题发表在国际著名期刊Advanced Science上。

图3-感染监测和按需治疗的体内研究。（a）动物实验的时间线；（b）操作步骤；（c）记录伤口温度曲线；（d）伤口的细菌密度

这里，结合新兴的生物电子学的发展,一个智能灵活的电子集成器件——具有双层结构的综合创面敷料,其上层是聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装的柔性电子器件，集成了温度传感器和紫外(UV)发光二极管，底层是一种抗紫外线水凝胶。通过集成传感器实时监测创面温度，这种敷料有望提供早期感染诊断，通过原位紫外线照射从水凝胶中释放抗生素，提供按需感染治疗。该集成系统具有良好的灵活性、良好的兼容性、较高的监测灵敏度和耐用性。动物实验结果表明，该集成系统能够实时监测伤口状态，检测细菌感染，根据需要提供有效的治疗。这一概念验证研究在发展新策略以显著改善伤口管理和其他病理诊断和治疗方面大有希望。

总之，论文报道开发了一种智能柔性电子集成创面敷料，能够实时监测创面温度，在早期诊断感染，并通过紫外线触发释放抗生素提供按需治疗。在这个系统中，论文将先进的生物材料与柔性传感器技术相结合，提供了一种克服愈合过程中未知状态的新策略。在此，伤口感染被作为伤口愈合过程中的病理模型，温度被选为监测指标之一。考虑到创伤修复过程的复杂性和多样性，需要研究更多的病理过程，需要进一步开发与不同传感元件和治疗药物集成的先进系统，以治疗不同的疾病。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201902673

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