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哈工大任玉坤教授團(tuán)隊(duì)《Adv. Mater.》：用于滲出液管理和慢性傷口按需治療的無(wú)線閉環(huán)智能敷料
2023-09-05  來(lái)源：高分子科技

  近年來(lái)，隨著各種慢性疾病的患病率逐年增加，導(dǎo)致與之相關(guān)的壓瘡、糖尿病足、下肢靜脈性潰瘍等慢性創(chuàng)面也呈現(xiàn)出高發(fā)病率。除了內(nèi)在因素之外，各種創(chuàng)傷、燒傷、燙傷、細(xì)菌感染傷口、術(shù)后創(chuàng)口不愈合等所致的慢性傷口同樣常見(jiàn)。當(dāng)前，一些經(jīng)久不愈的慢性傷口病歷大幅增加，并成為嚴(yán)重危害人民身心健康、降低生活和生存質(zhì)量以及增加社會(huì)醫(yī)療保障負(fù)擔(dān)的重要原因。


  近日，哈爾濱工業(yè)大學(xué)任玉坤教授團(tuán)隊(duì)報(bào)道了一種由傷口滲出管理、傳感器監(jiān)測(cè)、閉環(huán)治療和柔性電路模塊組成的可穿戴式智能傷口敷料，它可以實(shí)現(xiàn)傷口滲出管理和按需傷口治療之間的有效協(xié)同。智能傷口敷料由兩部分組成:傷口貼片和配備近場(chǎng)通信(NFC)天線的柔性電路，如圖1所示。傷口貼片的傷口滲出液管理模塊可以實(shí)現(xiàn)液體的自泵送和儲(chǔ)存，如圖2所示。傳感模塊可以同時(shí)檢測(cè)傷口的溫度和濕度，為感染性傷口的診斷和藥物釋放提供參考。通過(guò)電壓控制液態(tài)金屬加熱電路，實(shí)現(xiàn)熱敏水凝膠微球按需釋放藥物，如圖3和圖4所示。使用液態(tài)金屬作為加熱電路，使傷口貼片靈活，可拉伸，更舒適。此外，傷口貼片的模塊化設(shè)計(jì)可以降低更換組件的成本，適應(yīng)不同的纏繞尺寸。通過(guò)集成NFC天線，柔性電路允許通過(guò)電感耦合傳輸數(shù)據(jù)。此外，還開(kāi)發(fā)了具有圖形用戶界面的APP，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄，分析和可視化以及控制藥物釋放過(guò)程。最后，通過(guò)小鼠傷口感染模型驗(yàn)證，閉環(huán)智能傷口敷料可以連續(xù)監(jiān)測(cè)溫度和濕度信息，并根據(jù)傷口情況提供按需給藥反饋治療，在加速傷口愈合、促進(jìn)組織再生、促進(jìn)膠原沉積等方面發(fā)揮重要作用。此外，這種智能傷口敷料可以與其他傳感器和藥物輸送系統(tǒng)組合或集成，為開(kāi)發(fā)更先進(jìn)和多功能的傷口敷料提供了基礎(chǔ)平臺(tái)。 


圖1.智能傷口敷料的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和操作概述。 


圖2.傷口滲出液處理的自泵送和微流體儲(chǔ)存功能。


 圖3.液態(tài)金屬加熱線圈的設(shè)計(jì)與功能。


 圖4.溫敏水凝膠微球?qū)崿F(xiàn)按需藥物釋放。


  該工作以“Wireless and Closed-loop Smart Dressing for Exudate Management and On-demand Treatment of Chronic Wounds”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（doi：10.1002/adma.202304005）。哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士研究生葛振友為該論文第一作者，哈爾濱工業(yè)大學(xué)陶冶副教授、李鈺教授和任玉坤教授為該論文共同通訊作者。


  任玉坤教授課題組主要從事微流控醫(yī)工檢測(cè)裝備與醫(yī)療軟體機(jī)器人的相關(guān)研究工作。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人任玉坤教授為哈爾濱工業(yè)大學(xué)長(zhǎng)聘教授/博導(dǎo)，國(guó)家級(jí)青年人才，哈爾濱工業(yè)大學(xué)青年科學(xué)家工作室負(fù)責(zé)人，機(jī)械設(shè)計(jì)系副主任（主管研究生工作），作為第一完成人獲黑龍江省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、黑龍江省教育廳自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、黑龍江省博后青年英才計(jì)劃、哈工大青年拔尖人才計(jì)劃支持等，入選2020、2021、2022愛(ài)思維爾中國(guó)高被引學(xué)者（機(jī)械工程），2021年全球頂尖前十萬(wàn)科學(xué)家。以第一/通訊作者，在國(guó)內(nèi)外著名期刊發(fā)表SCI學(xué)術(shù)論文近百篇，谷歌學(xué)術(shù)H系數(shù)29，i10系數(shù)85，擔(dān)任中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)微納尺度流動(dòng)專業(yè)組委員、國(guó)際期刊《Electrophoresis》編委、《應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào)》青年編委、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)、面上及青年項(xiàng)目的評(píng)審專家、教育部學(xué)位委員會(huì)學(xué)位論文評(píng)審專家。


  任玉坤教授個(gè)人主頁(yè)：http://homepage.hit.edu.cn/renyukun


  論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202304005

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