深圳大学张学记、许太林团队 AFM：机器学习辅助的多功能微针传感贴片实现伤口pH值实时监测

2024-02-04 来源：高分子科技

皮肤作为人体最大的器官，与个人的健康息息相关。延迟诊断、治疗皮肤感染会导致伤口不愈合和败血症等并发症。因此，伤口感染的早期识别和伤口不愈合的及时治疗仍是一项需要持续管理的挑战。

最近，深圳大学张学记教授、许太林副教授研究团队开发了一种结合智能微针传感的新策略，以抑制伤口感染并跟踪伤口愈合状态。基于MOF-姜黄素水凝胶的微针针尖可实现快速自消毒并促进伤口愈合。此外，pH值敏感的荧光指示剂被集成到作为微针基底的PVA凝胶中，以实现对伤口pH值的实时监测。该微针贴片具有优异的抗菌性能、可靠的荧光传感能力和较高的预测准确性，可用于伤口液体pH值的定量分析。这种机器学习算法辅助微针传感贴片为先进的伤口管理和即时诊断提供了灵活可靠的检测策略。该多功能微针传感贴片建立了一种治疗与传感相结合的策略，以解决伤口管理问题，这促进了MOF水凝胶的设计和优化，并为疾病诊断和个性化健康管理提供了一条便捷的途径。

图1 用于伤口管理的多功能微针传感贴片示意图。

图2 多功能微针贴片的表征。该微针贴片具有 11 × 11 的有序阵列。Bi-PCN-222 MOF材料的扫描电子显微镜（SEM）成像和透射电子显微镜（TEM）显示出均匀的纳米棒状结构。Bi-PCN-222 具有类似氧化酶和过氧化物酶的特性，并且在 SilMA 水凝胶中可以稳定存在。该微针贴片具有持续释放药物的特性。

图3 体外测试。基于MOF-姜黄素的微针贴片能抑制金黄色葡萄球菌的生长，并对金黄色葡萄球菌具有高的抗菌率。此外，该微针贴片具有良好的生物相容性。该微针传感贴片对于伤口液中不同pH值具有较好的荧光响应。所开发的神经网络可以可靠地用于预测未知的 pH 值。持续的训练和数据采集提高了荧光传感器的检测精度和分析性能。

图4 体内伤口愈合测试和 pH 值监测。活体皮损传感实验和组织学分析表明该多功能微针传感贴片具有加速细菌感染伤口愈合和监测伤口渗出液 pH 值的潜力。

原文链接：

Self-Sterilizing Microneedle Sensing Patches for Machine Learning-Enabled Wound pH Visual Monitoring

Jingyu Xiao, Zhongzeng Zhou, Geng Zhong, Tailin Xu, Xueji Zhang

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315067

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（责任编辑：xu）

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