創(chuàng)面護理是臨床醫(yī)學中一項至關重要的工作，尤其是在燒傷、糖尿病潰瘍、術后切口等復雜創(chuàng)面的管理中，及時有效的監(jiān)測和治療對于加速愈合、防止感染至關重要。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)溫度計或熱電偶等設備，雖然能夠提供溫度信息，但往往難以適應軟組織的復雜形態(tài)，且空間分辨率有限，無法實時監(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，導致患者在治療過程中需要頻繁的醫(yī)療干預，影響了治療效果和患者的舒適度。因此，如何實現(xiàn)創(chuàng)面炎癥的精準監(jiān)測與個性化治療，一直是生物醫(yī)學領域的研究熱點和挑戰(zhàn)。
為了突破這一瓶頸，近年來柔性電子技術的快速發(fā)展為創(chuàng)面護理提供了新的解決方案。柔性生物電子設備由于其優(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，進行長時間的無創(chuàng)監(jiān)測，同時能夠?qū)崿F(xiàn)藥物的精準釋放與局部治療。這使得柔性電子設備在創(chuàng)面護理中的應用前景廣闊。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備逐漸成為解決現(xiàn)有創(chuàng)面護理問題的一個重要方向。
為此，復旦大學宋恩名研究團隊開發(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。研究團隊通過非晶硅材料制造出靈敏度高達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)能夠精準定位炎癥區(qū)域，并實時追蹤創(chuàng)面愈合過程。同時，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，釋放負載的抗生素進行精準的炎癥抑制。
實驗驗證了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)成功實現(xiàn)了炎癥區(qū)域的精確定位和動態(tài)溫度監(jiān)測，驗證了其與傳統(tǒng)紅外相機結(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。組織學分析進一步證實了該系統(tǒng)在減少炎癥細胞浸潤、促進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)傳輸實現(xiàn)遠程實時監(jiān)控和治療調(diào)整。
未來，該研究將進一步優(yōu)化系統(tǒng)的材料和結(jié)構(gòu)，擴展藥物種類，并結(jié)合人工智能技術實現(xiàn)個性化治療？傮w而言，這項研究不僅為先進創(chuàng)面護理提供了新思路，還展示了柔性生物電子在醫(yī)學診斷與治療領域的廣闊前景。
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旦大學材料科學系博士生劉俊含，復旦大學光電研究院宋恩名青年研究員與材料科學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-腦科學與類腦研究重大專項（青年科學家）、國家自然科學基金委項目的資助。
原文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2412423121
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