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加州理工學院高偉教授團隊 AFM:可穿戴電子器件在慢性傷口管理中的應用
2021-12-30  來源:高分子科技

  慢性傷口影響了全世界數百萬患者的生活。慢性傷口檢測和治療依賴繁瑣的實驗室分析及長期頻繁的臨床干預,大大限制了治療效率和病人的依從性。目前的傷口護理的臨床療效十分有限。近年來,柔性電子器件領域發展迅猛,其可穿戴性、低成本、舒適性、快速檢測和使用便利等特征及優勢,為個性化傷口護理提供了巨大的潛在應用價值。對此,加州理工學院高偉教授團隊在《Advanced Functional Materials》發表了題為Wearable Bioelectronics for Chronic Wound Management的綜述文章,系統回顧了用于監測和管理慢性傷口的可穿戴生物電子設備的最新進展。其中,加州理工學院博士生王粲然為論文第一作者,高偉教授為論文通訊作者。


  慢性傷口是動態的,且受多種局部因素和病人個體狀況的影響。例如,由于免疫系統失調和高血糖水平,糖尿病性慢性傷口會在炎癥階段停滯數年,大大增加了傷口感染的可能性。然而,大多數市售的傷口敷料都是被動的,無法提供相應的治療。雖然有些敷料含有抗生素,但長期大量使用抗生素會導致病原菌出現耐藥性。因此,針對慢性傷口護理需要開發能夠動態識別個體異常狀況并控制藥物釋放以降低不良反應的治療系統,從而實現慢性傷口的最佳治療效果。目前可穿戴器件已被開發用于傷口的生化狀況評估并可提供全天候的傷口監測。通過結合近年來生物材料和數字健康領域的發展,可穿戴器件能夠實現在不中斷患者日常活動的情況下進行局部和可控的治療。此外,與人工智能等數據分析工具相結合,可以輔助并加速治療方案的決策過程,實現精準快速的傷口護理的治療新模式。


圖1.用于傷口監測及治療的可穿戴電子器件設計及應用。


  本文首先詳細分析了在設計針對傷口護理的可穿戴器件時所需考慮的傷口生理學特征,包括傷口微環境的生化指標及力學等性能;然后總結了用于傷口的生物信號傳感器和智能治療系統研發進展,涵蓋針對溫度、壓力、阻抗、離子、小分子、核酸、蛋白及微生物等信號的監測及基于響應型材料的藥物遞送系統、電刺激療法、光動力療法等的傷口可穿戴器件的發展及應用。文章還討論了集成性閉環系統的設計方案,展望了將無線通信系統和人工智能等先進數據分析工具應用于個性化傷口護理的新的治療范式。最后討論了用于傷口護理的可穿戴生物電子器件的未來前景和挑戰。


  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202111022

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