糖尿病足等慢性伤口由于渗出、感染及缺氧等因素，长期滞留于炎症、增殖或重塑阶段，愈合缓慢、周期延长。目前临床常用敷料以物理隔离和渗液吸收为主，主要发挥被动保护作用，难以实现对伤口修复过程的主动调控。设计开发出一种能进行伤口主动电刺激（ES）干预的智能敷料，仍面临良好透气性、生物相容性和外部电源依赖等关键挑战。

  近日，新加坡南洋理工大学魏磊教授团队设计了一种基于热电效应的热原电池（TGC）敷料。针对慢性伤口护理需求，材料中引入微纳米纤维网络以提升其透湿性与机械稳定性。实验证实，该敷料的水蒸气透过率（WVT）与棉纱布相当，有效规避伤口浸渍风险；铁离子释放测试显示，藻酸盐网络可稳定限制Fe2?迁移，显著降低离子泄漏，提升其生物安全性与应用可靠性（图1）。研究团队建立了大鼠皮肤缺损模型，测得伤口中心与边缘的表皮电位差增幅达53 mV，该增强源于TGC敷料产生的外源性电场，与伤口内源电场协同作用，从而有效增强局部电位差（图2）。TGC敷料在伤口渗出液管理中展现出良好性能。体外实验表明，其对绿脓杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌率超过99.9%，同时，Fe离子的稳定存在提升了敷料的细胞相容性。划痕实验显示，TGC敷料产生的电场可促进细胞迁移。在糖尿病大鼠全层皮肤缺损模型中，TGC敷料显著加快创面闭合。猪皮肤创伤模型实验表明其具备良好的抗菌与促愈合协同作用（图3）。研究团队还开发了基于TGC敷料的无线监测系统，实现对创面电位、温度动态及呼吸频率的实时记录（图4）。这项研究工作拓展了慢性伤口智能化管理的技术路径。

  2025年7月14日，该工作以“A thermogalvanic cell dressing for smart wound monitoring and accelerated healing”为题发表在期刊《Nature Biomedical Engineering》上。文章第一作者为南洋理工大学博士后辛集武博士和上海交通大学医学院博士后高立恒博士。

图1 纤维复合TGC 敷料的透湿性和离子泄漏特性

图2 TGC 敷料的热电效应和伤口外源性电场的增强

图3 TGC 敷料的体外和体内生物相容性及愈合特性

图4 TGC 敷料的便携式伤口监测分析系统

  本研究将热电效应引入传统生物材料体系，提出了一种面向慢性伤口治疗的多功能智能敷料策略。所构建的TGC敷料集成了温度监测、渗液管理与电刺激干预功能，展现出良好的协同性能与临床应用潜力。同时，配套开发的可穿戴无线系统可实现伤口温度的实时追踪、智能识别及呼吸频率监测，推动伤口管理向数字化、个性化方向转型，拓展了慢性伤口治疗的新路径。该策略已在糖尿病及细菌感染相关的全层皮肤缺损动物模型中完成初步验证。未来研究可进一步拓展至其他类型伤口（如烧伤、免疫功能障碍、神经系统相关创伤等），并结合多组学分析深入解析调控机制，加速智能敷料的临床转化进程。

  原文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01440-6