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陕科大王学川/刘新华《Adv. Healthc. Mater.》: “创伤治疗-健康监测”一体化生物电子皮肤
2023-03-24  来源:高分子科技

  近日,陕西科技大学生物质与功能材料研究所王学川、刘新华等人报道了一种天然皮肤衍生的“创伤治疗-健康监测”一体化多功能生物电子皮肤,用于皮肤创伤综合治疗。该生物电子皮肤基于铜离子的响应释放特性设计了“抗菌抑菌-促进修复”智能转换的功能,并利用微电流刺激调节创伤处细胞活动并加速血管化,有效促进创伤的愈合。相关研究成果发表于期刊Advanced Healthcare Materials上。


图1 e-ADM双重抗菌机制及制备流程示意图


  目前,用于创伤治疗的皮肤支架或多或少存在着力学性能差、降解过快、抗菌性与细胞安全性不能兼具等问题。本研究结合电刺激对创面修复的促进特性,引入生物电子皮肤(bio-e-skin)的概念,以天然动物皮衍生材料脱细胞真皮基质为基材,复合碳纳米管优化导电性能,并将“一步法”制备的微米级氧化铜微球震荡至内部,进一步制备了“伤口治疗-健康监测”一体的胶原基质仿生生物电子支架(e-ADM),并将其应用于全层皮肤创伤修复。


  构建的e-ADM内有着复杂的胶原纤维间相互作用,其抗拉伸性能大幅优于传统柔性皮肤支架(25 MPa);抗菌测试表明e-ADM有超过90%的抑菌率,并且能在抗菌-促修复两功能之间智能转换;体内外生物相容实验结果验证了e-ADM无明显细胞毒性,由于低浓度的铜离子和仿生微电流的存在,细胞生长、增殖得到了有效促进。此外,e-skin通过收集电信号的变化监测一系列的身体活动,包括对咀嚼、吞咽、关节弯曲、手腕弯曲、膝盖弯曲、足底压力等部位的监测,发挥出传感功能时具有快速响应、形变可视、稳定性,有望使用在多种应用场景当中。综上,e-ADM有潜力成为新一代“伤口治疗-健康监测”一体化柔性电子皮肤支架材料,为新一代生物电子皮肤支架材料提供了新的思路。 


图2 e-ADM的部分性能检测结果 


图3 e-ADM收集到身体不同部位的活动 


图4 e-ADM应用于大鼠全层皮肤缺损愈合治疗


  相关成果以“Nature-skin-derived e-skin as versatile "wound therapy-health monitoring" bioelectronic skin-scaffolds: Skin to bio-e-skin”为题发表在Advanced Healthcare Materials上。陕西科技大学刘新华副教授为该论文通讯作者,陕西科技大学硕士生崔博强为本论文的主要完成人。感谢感谢国家自然科学基金(22278257),陕西重点研发计划项目(2022GY-272),陕西省教育厅重点项目(22JY013)和中国博士后基金项目(2021M692000)等对本工作的大力支持!


  原文链接:https://doi.org/10.1002/adhm.202202971

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(责任编辑:xu)
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