創(chuàng)面護(hù)理是臨床醫(yī)學(xué)中一項(xiàng)至關(guān)重要的工作，尤其是在燒傷、糖尿病潰瘍、術(shù)后切口等復(fù)雜創(chuàng)面的管理中，及時(shí)有效的監(jiān)測和治療對于加速愈合、防止感染至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)的創(chuàng)面監(jiān)測和治療方法仍然存在諸多局限。傳統(tǒng)溫度計(jì)或熱電偶等設(shè)備，雖然能夠提供溫度信息，但往往難以適應(yīng)軟組織的復(fù)雜形態(tài)，且空間分辨率有限，無法實(shí)時(shí)監(jiān)測創(chuàng)面區(qū)域的動態(tài)變化。此外，現(xiàn)有的創(chuàng)面治療方法大多缺乏自動化和針對性，導(dǎo)致患者在治療過程中需要頻繁的醫(yī)療干預(yù)，影響了治療效果和患者的舒適度。因此，如何實(shí)現(xiàn)創(chuàng)面炎癥的精準(zhǔn)監(jiān)測與個(gè)性化治療，一直是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和挑戰(zhàn)。
為了突破這一瓶頸，近年來柔性電子技術(shù)的快速發(fā)展為創(chuàng)面護(hù)理提供了新的解決方案。柔性生物電子設(shè)備由于其優(yōu)異的柔性和生物兼容性，能夠與人體皮膚及軟組織高度適配，進(jìn)行長時(shí)間的無創(chuàng)監(jiān)測，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的精準(zhǔn)釋放與局部治療。這使得柔性電子設(shè)備在創(chuàng)面護(hù)理中的應(yīng)用前景廣闊。因此，結(jié)合溫度監(jiān)測和藥物釋放功能的創(chuàng)新型柔性生物電子設(shè)備逐漸成為解決現(xiàn)有創(chuàng)面護(hù)理問題的一個(gè)重要方向。
為此，復(fù)旦大學(xué)宋恩名研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種創(chuàng)新的柔性炎癥監(jiān)測與治療（Inflammation Monitoring and Treatment, IMT）系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過集成柔性非晶硅溫度傳感器陣列、紅外光發(fā)射二極管（IR-LED）和藥物水凝膠，為局部創(chuàng)面炎癥的監(jiān)測與治療提供了一種高效的閉環(huán)解決方案。研究團(tuán)隊(duì)通過非晶硅材料制造出靈敏度高達(dá)0.1°C的溫度傳感器陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)亞毫米級別的溫度分布監(jiān)測。這種高分辨率的監(jiān)測能力使得系統(tǒng)能夠精準(zhǔn)定位炎癥區(qū)域，并實(shí)時(shí)追蹤創(chuàng)面愈合過程。同時(shí)，該系統(tǒng)集成的IR-LED通過局部加熱觸發(fā)藥物水凝膠的溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變，釋放負(fù)載的抗生素進(jìn)行精準(zhǔn)的炎癥抑制。
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了IMT系統(tǒng)的多重功能與穩(wěn)定性。首先，在動物模型中，系統(tǒng)成功實(shí)現(xiàn)了炎癥區(qū)域的精確定位和動態(tài)溫度監(jiān)測，驗(yàn)證了其與傳統(tǒng)紅外相機(jī)結(jié)果的一致性。此外，通過IR-LED觸發(fā)藥物釋放后，受感染區(qū)域的炎癥顯著減輕，溫度逐步回歸正常范圍，顯示了治療的有效性。組織學(xué)分析進(jìn)一步證實(shí)了該系統(tǒng)在減少炎癥細(xì)胞浸潤、促進(jìn)膠原蛋白沉積以及加速組織再生方面的作用。此外，研究還強(qiáng)調(diào)了IMT系統(tǒng)的柔性和生物兼容性。系統(tǒng)能夠緊密貼合復(fù)雜曲面的創(chuàng)面組織，在動態(tài)環(huán)境下保持良好的操作性能，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和治療調(diào)整。
未來，該研究將進(jìn)一步優(yōu)化系統(tǒng)的材料和結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展藥物種類，并結(jié)合人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化治療�？傮w而言，這項(xiàng)研究不僅為先進(jìn)創(chuàng)面護(hù)理提供了新思路，還展示了柔性生物電子在醫(yī)學(xué)診斷與治療領(lǐng)域的廣闊前景。
該成果以“Flexible bioelectronic systems with large-scale temperature sensor arrays for monitoring and treatments of localized wound inflammation”為題發(fā)表于期刊《PNAS》。本論文第一作者為復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系博士生劉俊含，復(fù)旦大學(xué)光電研究院宋恩名青年研究員與材料科學(xué)系梅永豐教授為論文的通訊作者。該工作得到了國家科技創(chuàng)新2030-腦科學(xué)與類腦研究重大專項(xiàng)（青年科學(xué)家）、國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2412423121
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