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武漢理工大學(xué)趙政 AFM：pH敏感光纖集成水凝膠用于感染傷口的治療與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
2023-03-23  來(lái)源：高分子科技


  過(guò)去幾十年來(lái)，傷口管理一直是全球醫(yī)療系統(tǒng)面臨的重大挑戰(zhàn)。特別是慢性傷口（如感染性傷口、靜脈性腿部潰瘍和糖尿病足潰瘍）不僅使患者飽受疼苦，而且由于其昂貴的治療成本，給患者帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前，紗布、繃帶等在臨床上仍廣泛用作傷口敷料來(lái)治療傷口，但這些材料需要經(jīng)常消毒和更換，并且缺乏抗菌特性，這可能會(huì)增加傷口愈合過(guò)程中感染的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)傷口愈合時(shí)間。與此同時(shí)，傷口狀態(tài)的診斷十分重要，這有助于在傷口愈合過(guò)程中及時(shí)調(diào)整治療方案。在臨床中，傷口相關(guān)的信息通常通過(guò)醫(yī)護(hù)人員的目視檢查或者利用相關(guān)分析儀器來(lái)監(jiān)測(cè)，這不僅操作復(fù)雜、價(jià)格昂貴，而且缺乏時(shí)效性。因此傷口的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和及時(shí)治療仍然存在重大挑戰(zhàn)。


  武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙政副研究員課題組報(bào)道了一種具有雙重功能的水凝膠，既能快速診斷傷口細(xì)菌感染，又能提供及時(shí)有效的治療。首先，通過(guò)原兒茶醛@鐵螯合物（PA@Fe）螯合物與 羧甲基殼聚糖（CMCS） 制備具有雙動(dòng)態(tài)鍵的CMCS- PA@Fe 水凝膠。其次，將 pH 敏感的聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 光纖集成到 CMCS-PA@Fe 水凝膠中，以獲得對(duì)傷口愈合過(guò)程具有良好實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力的 pH 敏感光纖/CMCS-PA@Fe 水凝膠。pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe水凝膠的組織粘附和自愈性能可以適應(yīng)皮膚的運(yùn)動(dòng)和拉伸。同時(shí)，借助光熱效應(yīng)，水凝膠具有優(yōu)異的抗菌效果（>99.9%）。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe 水凝膠能夠?qū)崟r(shí)且準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)小鼠感染傷口pH值變化。此外，水凝膠還能有效促進(jìn)細(xì)菌感染傷口愈合。因此，pH 敏感光纖/CMCS-PA@Fe 水凝膠在傷口護(hù)理和管理方面具有巨大的潛力，為開(kāi)發(fā)智能、實(shí)時(shí)診斷和及時(shí)傷口治療提供了一個(gè)全新的平臺(tái)。 


圖1. pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe水凝膠的制備工藝及pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe水凝膠在傷口處理和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。


 圖2. pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe 水凝膠對(duì)pH響應(yīng)性和實(shí)時(shí)pH監(jiān)測(cè)能力


 圖3. pH敏感光纖/CMCS-PA@Fe 水凝膠體內(nèi)pH監(jiān)測(cè)試驗(yàn)和傷口愈合能力。


  該研究以“The pH-Sensitive Optical Fiber Integrated CMCS-PA@Fe Hydrogels for Photothermal Therapy and Real-Time Monitoring of Infected Wounds” 為題發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Advanced Functional Materials》。武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室碩士生閔亞軍為第一作者，碩士生韓蕊嘉為并列第一作者，趙政副研究員為通訊作者。該工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、湖北省自然科學(xué)基金，武漢市知識(shí)創(chuàng)新專項(xiàng)項(xiàng)目等支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202212803

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