80电影天堂网,少妇高潮一区二区三区99,jαpαnesehd熟女熟妇伦,无码人妻精品一区二区蜜桃网站

搜索：  
西工大黃維院士團(tuán)隊(duì)李鵬教授、王騰蛟副教授 Mater. Horiz.：糖尿病傷口生理信號(hào)監(jiān)測(cè)功能可粘附/自愈合/抑菌智能柔性敷料
2024-02-14  來(lái)源：高分子科技

  糖尿病及其并發(fā)癥是全球衛(wèi)生系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)，其中糖尿病傷口具有持續(xù)高血糖、血管生成減少、炎癥反應(yīng)上調(diào)等特點(diǎn)，導(dǎo)致創(chuàng)面愈合困難。更嚴(yán)重的是，糖尿病傷口被細(xì)菌污染、定植造成感染后，會(huì)延長(zhǎng)傷口炎癥期，阻礙傷口愈合。利用柔性電子材料監(jiān)測(cè)及治療糖尿病傷口是解決這些問(wèn)題的可行方案之一。然而，已報(bào)道的促糖尿病傷口愈合功能柔性電子材料性能仍有待提高，例如易受外部應(yīng)力破壞、對(duì)皮膚的粘附能力不足，以及缺乏必要的抑菌性能，都限制了它們?cè)谔悄虿谥委熤械膽?yīng)用。此外，鑒于糖尿病傷口復(fù)雜病理特征，亟需開(kāi)發(fā)具有良好皮膚粘附性、自愈合性及抑菌性的智能柔性敷料，實(shí)現(xiàn)糖尿病傷口的pH、血糖濃度、體溫等非電生理信號(hào)以及糖尿病患者電生理信號(hào)的及時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)于輔助醫(yī)護(hù)人員長(zhǎng)期管理糖尿病患者的健康狀況具有重要意義。


  近日，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院黃維院士團(tuán)隊(duì)李鵬教授、王騰蛟副教授開(kāi)發(fā)了一種具有皮膚粘附及自愈合功能的糖尿病傷口智能柔性敷料，能夠監(jiān)測(cè)糖尿病傷口的血糖、pH、體溫等生理非電信號(hào)及糖尿病患者心電、肌電、腦電等生理電信號(hào)（圖1）。該智能柔性敷料的襯底材料通過(guò)含脲基嘧啶酮等單體的自由基共聚合制備，其豐富的氫鍵、離子間作用力及陽(yáng)離子鏈段，賦予了材料良好的皮膚粘附、自愈合及本征抑菌特性。 


圖1 智能柔性敷料襯底結(jié)構(gòu)及使用示意圖


  智能柔性敷料的皮膚粘附性可以保證柔性器件與皮膚的充分接觸，提升器件對(duì)生理信號(hào)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性。本文中，智能柔性敷料柔性襯底（PADU）設(shè)計(jì)采取多重氫鍵的濕粘附機(jī)制來(lái)提升材料對(duì)皮膚等組織表面的粘附作用（圖2）。其中PADU襯底對(duì)糖尿病和健康小鼠皮膚均表現(xiàn)出良好的粘附性，粘附強(qiáng)度超過(guò)13 kPa，表明PADU適合作為智能柔性敷料的襯底，以保證敷料與皮膚的緊密貼合。 


圖2 智能柔性敷料襯底的粘附性能表征


  糖尿病傷口智能柔性敷料通過(guò)在PADU襯底表面集成葡萄糖、pH、溫度傳感器來(lái)制備。在葡萄糖記錄實(shí)驗(yàn)中，首先測(cè)試了不同掃描速率下的循環(huán)伏安曲線。從圖3中可以看出，各掃描速率下的循環(huán)伏安曲線形狀幾乎一致，且清晰地顯示出氧化還原峰，表明電極處發(fā)生了電化學(xué)過(guò)程。然后測(cè)試了智能柔性敷料在0.1 M PBS緩沖液中不同濃度葡萄糖溶液下的循環(huán)伏安曲線和電流-時(shí)間曲線，以評(píng)價(jià)智能柔性敷料對(duì)不同濃度葡萄糖的響應(yīng)（圖3b、3c和3d）。隨著葡萄糖濃度的增加，氧化還原峰的電流逐漸增大，峰的位置向增加電位的方向移動(dòng)（圖3b）。統(tǒng)計(jì)分析表明，電流強(qiáng)度與葡萄糖濃度在1 ~ 30 mM范圍內(nèi)呈明顯的線性函數(shù)關(guān)系（圖3c, R2 = 0.9992）。這些結(jié)果表明智能柔性敷料具有通過(guò)記錄電流強(qiáng)度來(lái)記錄葡萄糖濃度的能力。通過(guò)測(cè)量開(kāi)路電位（OCP）評(píng)估了智能柔性敷料對(duì)不同pH值的響應(yīng)（圖3f）。如圖3g所示，在pH值為4~7時(shí)，OCP-pH曲線呈良好的線性函數(shù)關(guān)系（R2 = 0.9967）。結(jié)果表明，智能柔性敷料可以通過(guò)測(cè)量OCP來(lái)記錄pH值。溫度傳感器在變溫條件下進(jìn)行了測(cè)試。如圖3h記錄了智能柔性敷料電阻隨溫度變化而變化，證明智能柔性敷料能夠快速、可靠地實(shí)時(shí)響應(yīng)18.8℃至40.0 ℃的溫度變化（圖3h）。統(tǒng)計(jì)分析也證明了傳感器的響應(yīng)與溫度之間存在很好的線性函數(shù)關(guān)系（圖3i, R2 = 0.9980）。結(jié)果表明，該智能柔性敷料可以將電阻變化轉(zhuǎn)化為溫度變化，從而記錄溫度變化。該智能柔性敷料能快速可靠地記錄葡萄糖、pH值和溫度，適合實(shí)時(shí)記錄傷口愈合情況。 


圖3 智能柔性敷料記錄葡萄糖、pH值和溫度水平


  智能柔性敷料對(duì)糖尿病患者的電生理信號(hào)監(jiān)測(cè)具有重要意義，可以對(duì)糖尿病患者異常電生理信號(hào)波動(dòng)進(jìn)行預(yù)警。作者通過(guò)在PADU襯底印制金箔電極，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者心電信號(hào)（ECG）、肌電信號(hào)（EMG）、腦電圖（EEG）等電生理信號(hào)的采集。如圖4a所示，在靜態(tài)狀態(tài)下，智能柔性敷料的心電圖采集與醫(yī)用電極一致，存在一個(gè)代表性的心電波形周期。然后采集不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的心電圖。結(jié)果表明，智能柔性敷料無(wú)論在運(yùn)動(dòng)、扭曲、拉伸下均能穩(wěn)定采集心電，而商用電極采集的心電質(zhì)量明顯下降（圖4b）。這是由于PADU的良好粘附性，智能柔性敷料可以緊密貼合皮膚，使其適合于獲取運(yùn)動(dòng)中的ECG。測(cè)試了不同狀態(tài)下智能柔性敷料的靈敏度和信噪比。在所有狀態(tài)下，智能柔性敷料的靈敏度都明顯優(yōu)于商用電極，扭曲和拉伸下的信噪比也優(yōu)于商用電極（圖4c）。握拳時(shí)腕屈肌收縮并產(chǎn)生肌電圖。因此，用這種方法測(cè)試了智能柔性敷料收集肌電圖的能力。如圖4d所示，在握住不同重量的握力器時(shí)，收集得到了不同強(qiáng)度的肌電圖。當(dāng)握力從5 kg增加到15 kg時(shí)，繃帶測(cè)得的肌電振幅從0.082 mV增加到0.226 mV，說(shuō)明握力越大肌肉收縮越強(qiáng)，肌電越強(qiáng)。同樣，智能柔性敷料也可以收集不同細(xì)微肌肉運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的肌電圖，如放松、拉伸、握緊，產(chǎn)生不同的信號(hào)（圖4h）。同時(shí)對(duì)智能柔性敷料進(jìn)行了EEG采集檢測(cè)。成人自發(fā)性腦電波以8 ~ 12 Hz的α波為主，閉眼時(shí)波幅最高，睜眼后波幅明顯下降。如圖4f和4g所示，在睜眼/閉眼模式下，智能柔性敷料采集的腦電圖在8-12 Hz范圍內(nèi)顯示出明顯的α波，與商用電極采集的波形和幅度相當(dāng)。當(dāng)人腦視覺(jué)皮層接收到固定頻率的視覺(jué)刺激時(shí)，會(huì)在刺激頻率的基頻或多頻處產(chǎn)生連續(xù)的反應(yīng)，這種集中的反應(yīng)我們稱之為穩(wěn)態(tài)視覺(jué)誘發(fā)電位（SSVEP）。如圖4i和4j所示，曲線在各自的刺激頻率下呈現(xiàn)出明顯的響應(yīng)峰。智能柔性敷料采集的腦電圖波形、響應(yīng)峰位置及峰值與商用電極相似，表明該智能柔性敷料采集的腦電圖質(zhì)量與商用電極相當(dāng)。以上結(jié)果證明，智能柔性敷料可以用于監(jiān)測(cè)心電、肌電和腦電等電生理信號(hào)，有助于臨床輔助糖尿病患者健康狀況的長(zhǎng)期管理。 


圖4智能柔性敷料監(jiān)測(cè)電生理信號(hào)


  該工作以“Skin-Adhesive and Self-Healing Diagnostic Wound Dressings for Diabetic Wounds Healing Recording and Electrophysiological Signal Monitoring”為題發(fā)表在Materials Horizons上。西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院黃維院士，李鵬教授和王騰蛟副教授為論文的通訊作者。西北工業(yè)大學(xué)柔性電子研究院博士研究生侯子碩，碩士研究生王雷為共同第一作者。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、陜西省杰出青年科學(xué)基金、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和重慶市自然科學(xué)基金等的支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH02064A

版權(quán)與免責(zé)聲明：中國(guó)聚合物網(wǎng)原創(chuàng)文章。刊物或媒體如需轉(zhuǎn)載，請(qǐng)聯(lián)系郵箱：info@polymer.cn，并請(qǐng)注明出處。
（責(zé)任編輯：xu）
【大 中 小】【打印】【關(guān)閉】

誠(chéng)邀關(guān)注高分子科技

更多>>最新資訊
更多>>科教新聞