致病性感染作为慢性伤口最常见的并发症,已成为全球医疗的挑战,这是由于愈合过程的损害以及面临着截肢的风险。目前,以薄膜形式的敷料包括纱布和水凝胶仍然是临床伤口处理中的主要选择。但是,获得伤口的实时状态,以及在当前伤口敷料的被动治疗下,满足慢性伤口的动态需求是很困难的。伤口感染的早期发现和及时治疗需求至关重要,应该被考虑到下一代伤口敷料。因此,智能的伤口敷料系统是被需要的,其可以通过整合实时的监测和按需治疗来克服传统的伤口管理“黑匣子”状态。随着柔性电子的出现,其具有让电子和人的身体进行互动的独特特性。可穿戴医疗设备将多个传感器和执行器集成到柔性基板中,与皮肤的适形接触,可以从人体中收集有意义的生理数据和诊断并及时干预,这为健康的监测,疾病的诊断和治疗提供了新思路。到目前为止,研究人员已经开发出多种形式的可穿戴器件来监测人体温度,心跳,血压,血氧饱和度和血糖。因此,为获得可穿戴医疗器件,新一代的智能伤口敷料需要包含可以检测关于伤口治愈过程的物理化学信号的传感器,可以解决现在伤口敷料的一些问题。可以合理预期智能伤口敷料可以提供实时监控和即时诊断,并且可以通过无线传输收集理化数据以实现闭环系统以实现按需治疗改善治疗效果。智能伤口敷料可以提供实时监控和即时诊断,并且可以通过无线传输收集理化数据以实现闭环系统,实现按需治疗和提升治疗效果。为实现伤口状态的早期检测,许多物理化学标记包括温度,pH,湿度,炎症因子以及由分泌的毒素和酶细菌已被用作指标。其中,温度是与伤口的炎症和感染息息相关,作为最重要的指标。在其他任何明显症状出现之前,可以选择伤口温度的变化作为感染的早期预测指标。迄今为止,用于测量体温的多种工具包括红外线温度计,比色传感器和电子温度传感器已经被开发出来。其中,电子温度传感器显示出许多优点,包括高灵敏度,出色的准确性和简便的临床操作。最近,柔性电子温度传感器吸引人们的更多关注。巨大的进步使设计可以实时监测伤口温度的智能伤口敷料变得可能。此外,按需治疗是智能伤口敷料的另一项必要条件,根据伤口病理需要释放治疗药物。意识到这一点,一些研究人员试图开发先进的敷料系统,以实时监测伤口状况,并通过将生物电子系统与响应性药物递送系统相结合来提供按需治疗。根据这种设计原则,报道了几种伤口敷料,它们可以指导即时治疗并以闭环方式提供反馈。这些设备具有捕获伤口生理信号以进行诊断和传递治疗分子的能力。在最近的一项开创性研究中,Mostafalu等人使用灵活的pH传感器实时监测和指示伤口感染情况。此外,该药物释放系统包含了热响应药物释放贴和柔性微加热器。与传统的比色检测感染相比,这种柔性pH传感器的系统将内源性感染信号转换为电信号,更加灵敏,直观和准确。但是,必须考虑到感染引起的温度升高也可能触发热响应性药物载体释放抗生素。因此,需要由单独的外源性刺激控制的药物释放系统。由于清洁,高时空分辨率和可远程控制的特性,光被广泛用作触发治疗的药物的释放。近期,通过整合发光二极管单元,许多基于光的治疗手段已经在可穿戴设备中出现。浙江大学研究人员报道一种智能柔性电子伤口敷料,可以通过整合的传感器来实时监测伤口温度,并作为早期伤口感染的测试指标。治疗是通过整合紫外响应抗菌水凝胶和紫外二极管来实现的。伤口的温度可以连续的被监测,并且温度信号可以通过蓝牙传输到终端设备。当伤口温度高于设置值时,被诊断为伤口感染,由紫外二极管引起抗菌水凝胶释放。图2. 伤口感染监测和治疗的研究(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
Pang Q, Lou D, Li S, et al. Smart Flexible Electronic-integratedWound Dressing for Real-Time Monitoring and On-demand Treatment of Infected Wounds[J]. Advanced Science, 2020.转发此篇文章请标明出处