加州理工学院高伟教授团队《Sci. Adv.》: 慢性伤口感染检测和治疗的可穿戴生物电子系统

2023-04-06 来源：高分子科技

慢性不愈合伤口是全世界主要且增长迅速的临床并发症之一。慢性伤口愈合是一个高度复杂的生物过程，由四个相互重叠的阶段组成：止血、炎症、增殖和重塑。目前的疗法经常需要紧急手术干预，而滥用和误用治疗药物往往会导致耐药和复发。如何精确监测伤口状况并实施有效可控的疗法是一项临床重大挑战。

近日，加州理工学院高伟教授团队开发了一种可穿戴生物电子系统，该系统通过定制开发的多路复用多模式电化学生物传感器阵列无线连续监测伤口的生理状况，并通过受控抗炎抗菌治疗和电刺激组织再生进行无创联合治疗（图1）。该可穿戴贴片由用于多重监测伤口渗出物生物标志物的多模态生物传感器阵列、刺激响应载药水凝胶和用于控制药物释放和电刺激的电压调制电极组成，具有完全生物相容性、机械柔韧性、可拉伸性，并且可以在整个愈合过程中保形地粘附在皮肤伤口上（图2）。一系列临床前体内实验，包括啮齿动物模型中的实时代谢和炎症监测表明，可穿戴贴片具有高精度和电化学稳定性，可用于多重时空伤口生物标志物分析，并能够显著加速皮肤慢性伤口愈合（图3）。该工作以“A stretchable wireless wearable bioelectronic system for multiplexed monitoring and combination treatment of infected chronic wounds”为题发表在《Science Advances》上（Sci. Adv. 2023, 9, eadf7388）。文章第一作者是加州理工学院博士后Ehsan Shirzaei Sani和博士生许昌浩。其他共同作者还包括博士生王粲然，博士后宋宇等。

图1 用于慢性伤口多重监测和治疗的无线可穿戴生物电子系统

图 2 用于伤口监测的多模态传感器阵列的设计和表征

图3 可穿戴贴片促进糖尿病大鼠的慢性感染伤口愈合

高伟教授课题组致力于开发用于基础和应用生物医学研究的多功能生物电子设备，包括实时健康监测和临床评估的可穿戴、便携式生物传感器，以及提供快速药物输送的医疗微纳米机器人。课题组网站：http://www.gao.caltech.edu/。

原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf7388

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（责任编辑：xu）

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