哈工大任玉坤教授团队《Adv. Mater.》：用于渗出液管理和慢性伤口按需治疗的无线闭环智能敷料

2023-09-05 来源：高分子科技

近年来，随着各种慢性疾病的患病率逐年增加，导致与之相关的压疮、糖尿病足、下肢静脉性溃疡等慢性创面也呈现出高发病率。除了内在因素之外，各种创伤、烧伤、烫伤、细菌感染伤口、术后创口不愈合等所致的慢性伤口同样常见。当前，一些经久不愈的慢性伤口病历大幅增加，并成为严重危害人民身心健康、降低生活和生存质量以及增加社会医疗保障负担的重要原因。

近日，哈尔滨工业大学任玉坤教授团队报道了一种由伤口渗出管理、传感器监测、闭环治疗和柔性电路模块组成的可穿戴式智能伤口敷料，它可以实现伤口渗出管理和按需伤口治疗之间的有效协同。智能伤口敷料由两部分组成:伤口贴片和配备近场通信(NFC)天线的柔性电路，如图1所示。伤口贴片的伤口渗出液管理模块可以实现液体的自泵送和储存，如图2所示。传感模块可以同时检测伤口的温度和湿度，为感染性伤口的诊断和药物释放提供参考。通过电压控制液态金属加热电路，实现热敏水凝胶微球按需释放药物，如图3和图4所示。使用液态金属作为加热电路，使伤口贴片灵活，可拉伸，更舒适。此外，伤口贴片的模块化设计可以降低更换组件的成本，适应不同的缠绕尺寸。通过集成NFC天线，柔性电路允许通过电感耦合传输数据。此外，还开发了具有图形用户界面的APP，以实现数据的记录，分析和可视化以及控制药物释放过程。最后，通过小鼠伤口感染模型验证，闭环智能伤口敷料可以连续监测温度和湿度信息，并根据伤口情况提供按需给药反馈治疗，在加速伤口愈合、促进组织再生、促进胶原沉积等方面发挥重要作用。此外，这种智能伤口敷料可以与其他传感器和药物输送系统组合或集成，为开发更先进和多功能的伤口敷料提供了基础平台。

图1.智能伤口敷料的设计、结构和操作概述。

图2.伤口渗出液处理的自泵送和微流体储存功能。

图3.液态金属加热线圈的设计与功能。

图4.温敏水凝胶微球实现按需药物释放。

该工作以“Wireless and Closed-loop Smart Dressing for Exudate Management and On-demand Treatment of Chronic Wounds”为题发表在《Advanced Materials》上（doi：10.1002/adma.202304005）。哈尔滨工业大学博士研究生葛振友为该论文第一作者，哈尔滨工业大学陶冶副教授、李钰教授和任玉坤教授为该论文共同通讯作者。

任玉坤教授课题组主要从事微流控医工检测装备与医疗软体机器人的相关研究工作。团队负责人任玉坤教授为哈尔滨工业大学长聘教授/博导，国家级青年人才，哈尔滨工业大学青年科学家工作室负责人，机械设计系副主任（主管研究生工作），作为第一完成人获黑龙江省自然科学二等奖、黑龙江省教育厅自然科学一等奖、黑龙江省博后青年英才计划、哈工大青年拔尖人才计划支持等，入选2020、2021、2022爱思维尔中国高被引学者（机械工程），2021年全球顶尖前十万科学家。以第一/通讯作者，在国内外著名期刊发表SCI学术论文近百篇，谷歌学术H系数29，i10系数85，担任中国力学学会微纳尺度流动专业组委员、国际期刊《Electrophoresis》编委、《应用力学学报》青年编委、国家自然科学基金重点、面上及青年项目的评审专家、教育部学位委员会学位论文评审专家。

任玉坤教授个人主页：http://homepage.hit.edu.cn/renyukun

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202304005

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（责任编辑：xu）

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