創面護理是臨床醫學中一項至關重要的工作，尤其是在燒傷、糖尿病潰瘍、術后切口等復雜創面的管理中，及時有效的監測和治療對于加速愈合、防止感染至關重要。然而，傳統的創面監測和治療方法仍然存在諸多局限。傳統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，且空間分辨率有限，無法實時監測創面區域的動態變化。此外，現有的創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療干預，影響了治療效果和患者的舒適度。因此，如何實現創面炎癥的精準監測與個性化治療，一直是生物醫學領域的研究熱點和挑戰。
為了突破這一瓶頸，近年來柔性電子技術的快速發展為創面護理提供了新的解決方案。柔性生物電子設備由于其優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，進行長時間的無創監測，同時能夠實現藥物的精準釋放與局部治療。這使得柔性電子設備在創面護理中的應用前景廣闊。因此，結合溫度監測和藥物釋放功能的創新型柔性生物電子設備逐漸成為解決現有創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了一種創新的柔性炎癥監測與治療（Inflammation Monitoring and Treatment, IMT）系統，該系統通過集成柔性非晶硅溫度傳感器陣列、紅外光發射二極管（IR-LED）和藥物水凝膠，為局部創面炎癥的監測與治療提供了一種高效的閉環解決方案。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，能夠實現亞毫米級別的溫度分布監測。這種高分辨率的監測能力使得系統能夠精準定位炎癥區域，并實時追蹤創面愈合過程。同時，該系統集成的IR-LED通過局部加熱觸發藥物水凝膠的溶膠-凝膠轉變，釋放負載的抗生素進行精準的炎癥抑制。
實驗驗證了IMT系統的多重功能與穩定性。首先，在動物模型中，系統成功實現了炎癥區域的精確定位和動態溫度監測，驗證了其與傳統紅外相機結果的一致性。此外，通過IR-LED觸發藥物釋放后，受感染區域的炎癥顯著減輕，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，研究還強調了IMT系統的柔性和生物兼容性。系統能夠緊密貼合復雜曲面的創面組織，在動態環境下保持良好的操作性能，并通過無線數據傳輸實現遠程實時監控和治療調整。
未來，該研究將進一步優化系統的材料和結構，擴展藥物種類，并結合人工智能技術實現個性化治療。總體而言，這項研究不僅為先進創面護理提供了新思路，還展示了柔性生物電子在醫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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