复旦研发炎症监测与治疗系统，能显著缩短创面愈合时间和减少炎症

近日，复旦大学宋恩名研究员团队基于对大面积创面炎症管理和治疗需求的关注，为解决传统方法在精准监测与有效治疗方面的局限性，开展了一项新研究。

目前，炎症监测多依赖热电偶或红外技术，这些方法存在分辨率低（毫米级或更粗）、难以在复杂创面形态上稳定操作，以及需要额外设备和专业技术支持的问题。此外，传统治疗手段无法实现闭环控制，缺乏实时反馈和自动化药物释放功能，难以满足复杂创面炎症管理的需求。

通过本次研究课题组研发出一种柔性炎症监测与治疗（IMT，Inflammation Monitoring and Treatment）系统，集成了亚毫米级分辨率的非晶硅温度传感器阵列、高精度红外光发射二极管（IR-LED，Infrared Light-Emitting Diode）和热响应药物水凝胶，能够实现创面炎症的实时监测和精准治疗。

通过温度传感器阵列动态捕捉创面温度分布，该系统能够定位炎症区域并利用 IR-LED 局部加热触发药物水凝胶的溶胶-凝胶转变，从而精准释放抗生素进行炎症抑制，并实时监测治疗效果完成闭环管理。

研究发现，局部温度升高（约 2°C）是炎症区域的重要指示，通过高灵敏度传感器可以动态跟踪炎症发展过程。此外，实验验证了热触发药物释放的动力学规律遵循科斯迈尔-佩帕斯（Korsmeyer-Peppas）模型，揭示了温度变化对药物释放速率与量的调控机制。

系统在生物兼容性和稳定性方面表现出优异性能，能够与软组织表面紧密贴合，在复杂形态创面和动态生理条件下保持稳定操作。

最终，该系统显著缩短了创面愈合时间，减少了炎症程度，并通过组织学和免疫学分析证实其对炎症抑制和组织再生的有效促进，为生物电子学和伤口护理领域提供了创新的技术平台和理论支持。

IMT 系统将柔性温度传感器阵列与负载药物的水凝胶集成，通过红外光发射二极管触发，能够实现对局部创面炎症的无创监测与治疗。这一创新方法支持实时、自动化、精准的创面护理，有效提升治疗效果并提高患者的舒适度。

IMT 系统通过将高分辨率温度监测与自动化药物释放相结合，以柔性可穿戴的形式提供了一种全新的创面管理方案。该系统在临床应用和先进创面护理领域具有广阔的潜力。

其具有以下潜在的具体应用：

1、创面护理：

临床伤口管理与家庭创面护理：在医院中用于烧伤、慢性创面（如糖尿病足溃疡、褥疮）和手术后伤口的精准监测与治疗，减少感染风险并加速愈合过程；用于患者在家中自行管理小型创面或术后恢复，提高治疗的便利性和患者依从性。

2、外科及急救应用：

外科术后监控与急救创伤处理：在外科手术后实时监测手术切口的温度变化，及时发现感染或炎症迹象，避免延误治疗；在战场或灾害救援场景中，为伤员提供便携式、可穿戴的炎症管理设备。

3、慢性病管理：

糖尿病并发症护理与关节炎或炎性疾病辅助：特别适合糖尿病患者的创面管理，提供连续的温度监测和局部药物治疗，降低感染和截肢风险；监测局部炎症区域并实现针对性的治疗，缓解慢性病患者的不适。

4、个性化医疗设备：

定制化医疗解决方案与物联网集成：根据不同患者的创面类型、炎症程度和愈合进程调整传感器阵列和药物释放方案，实现个性化治疗；结合无线传输和云平台，将患者创面数据传输给医生，方便远程诊断和治疗调整。

日前，相关论文以《具有大规模温度传感器阵列的柔性生物电子系统，用于监测和治疗局部伤口炎症》（Flexible bioelectronic systems with large-scale temperature sensor arrays for monitoring and treatments of localized wound inflammation）为题发在Proceedings of the National Academy of Sciences[1]，博士生刘俊含是第一作者，宋恩名与复旦大学梅永丰教授为通讯作者。

未来课题组的研究将重点扩展药物输送能力、优化系统集成与小型化设计，并结合人工智能技术提升 IMT 系统的智能化水平。

在药物输送方面，研究将开发多功能药物载体，结合抗炎、抗菌、止痛及组织修复因子，通过多层释药机制实现分阶段治疗，同时利用纳米技术增强药物的稳定性和释放可控性，以满足不同创面类型的治疗需求。

在系统集成与小型化方面，将进一步缩减设备尺寸，通过柔性电子技术开发贴片或纱布形态的可穿戴版本，并优化无线通信与能源管理，使设备轻便化、便捷化，实现实时数据传输和远程控制。

与此同时，基于大规模数据采集与分析，研究将利用人工智能技术构建智能预测模型，动态调整治疗参数，优化个性化治疗方案，并通过云端平台实现远程监测与管理。

这些改进方向将显著提升 IMT 系统的治疗精准性和患者体验，加速其从实验室到临床应用的转化，为先进炎症管理和创面护理提供全新解决方案。

参考资料：

1.Liu, J., Li, Z., Sun, M., Zhou, L., Wu, X., Lu, Y., ... & Song, E. (2024). Flexible bioelectronic systems with large-scale temperature sensor arrays for monitoring and treatments of localized wound inflammation.Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(49), e2412423121.

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