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加州理工學(xué)院高偉教授團隊《Sci. Adv.》: 慢性傷口感染檢測和治療的可穿戴生物電子系統(tǒng)
2023-04-06  來源：高分子科技

  慢性不愈合傷口是全世界主要且增長迅速的臨床并發(fā)癥之一。慢性傷口愈合是一個高度復(fù)雜的生物過程，由四個相互重疊的階段組成：止血、炎癥、增殖和重塑。目前的療法經(jīng)常需要緊急手術(shù)干預(yù)，而濫用和誤用治療藥物往往會導(dǎo)致耐藥和復(fù)發(fā)。如何精確監(jiān)測傷口狀況并實施有效可控的療法是一項臨床重大挑戰(zhàn)。


  近日，加州理工學(xué)院高偉教授團隊開發(fā)了一種可穿戴生物電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過定制開發(fā)的多路復(fù)用多模式電化學(xué)生物傳感器陣列無線連續(xù)監(jiān)測傷口的生理狀況，并通過受控抗炎抗菌治療和電刺激組織再生進行無創(chuàng)聯(lián)合治療（圖1）。該可穿戴貼片由用于多重監(jiān)測傷口滲出物生物標(biāo)志物的多模態(tài)生物傳感器陣列、刺激響應(yīng)載藥水凝膠和用于控制藥物釋放和電刺激的電壓調(diào)制電極組成，具有完全生物相容性、機械柔韌性、可拉伸性，并且可以在整個愈合過程中保形地粘附在皮膚傷口上（圖2）。一系列臨床前體內(nèi)實驗，包括嚙齒動物模型中的實時代謝和炎癥監(jiān)測表明，可穿戴貼片具有高精度和電化學(xué)穩(wěn)定性，可用于多重時空傷口生物標(biāo)志物分析，并能夠顯著加速皮膚慢性傷口愈合（圖3）。該工作以“A stretchable wireless wearable bioelectronic system for multiplexed monitoring and combination treatment of infected chronic wounds”為題發(fā)表在《Science Advances》上（Sci. Adv. 2023, 9, eadf7388）。文章第一作者是加州理工學(xué)院博士后Ehsan Shirzaei Sani和博士生許昌浩。其他共同作者還包括博士生王粲然，博士后宋宇等。


圖1 用于慢性傷口多重監(jiān)測和治療的無線可穿戴生物電子系統(tǒng)


圖 2 用于傷口監(jiān)測的多模態(tài)傳感器陣列的設(shè)計和表征

圖3 可穿戴貼片促進糖尿病大鼠的慢性感染傷口愈合

  高偉教授課題組致力于開發(fā)用于基礎(chǔ)和應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)研究的多功能生物電子設(shè)備，包括實時健康監(jiān)測和臨床評估的可穿戴、便攜式生物傳感器，以及提供快速藥物輸送的醫(yī)療微納米機器人。課題組網(wǎng)站：http://www.gao.caltech.edu/。


  原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf7388

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（責(zé)任編輯：xu）
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