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哈工大任玉坤教授團隊《Adv. Mater.》：用于滲出液管理和慢性傷口按需治療的無線閉環(huán)智能敷料

2023-09-05 來源：高分子科技

近年來，隨著各種慢性疾病的患病率逐年增加，導致與之相關的壓瘡、糖尿病足、下肢靜脈性潰瘍等慢性創(chuàng)面也呈現(xiàn)出高發(fā)病率。除了內(nèi)在因素之外，各種創(chuàng)傷、燒傷、燙傷、細菌感染傷口、術后創(chuàng)口不愈合等所致的慢性傷口同樣常見。當前，一些經(jīng)久不愈的慢性傷口病歷大幅增加，并成為嚴重危害人民身心健康、降低生活和生存質量以及增加社會醫(yī)療保障負擔的重要原因。

近日，哈爾濱工業(yè)大學任玉坤教授團隊報道了一種由傷口滲出管理、傳感器監(jiān)測、閉環(huán)治療和柔性電路模塊組成的可穿戴式智能傷口敷料，它可以實現(xiàn)傷口滲出管理和按需傷口治療之間的有效協(xié)同。智能傷口敷料由兩部分組成:傷口貼片和配備近場通信(NFC)天線的柔性電路，如圖1所示。傷口貼片的傷口滲出液管理模塊可以實現(xiàn)液體的自泵送和儲存，如圖2所示。傳感模塊可以同時檢測傷口的溫度和濕度，為感染性傷口的診斷和藥物釋放提供參考。通過電壓控制液態(tài)金屬加熱電路，實現(xiàn)熱敏水凝膠微球按需釋放藥物，如圖3和圖4所示。使用液態(tài)金屬作為加熱電路，使傷口貼片靈活，可拉伸，更舒適。此外，傷口貼片的模塊化設計可以降低更換組件的成本，適應不同的纏繞尺寸。通過集成NFC天線，柔性電路允許通過電感耦合傳輸數(shù)據(jù)。此外，還開發(fā)了具有圖形用戶界面的APP，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的記錄，分析和可視化以及控制藥物釋放過程。最后，通過小鼠傷口感染模型驗證，閉環(huán)智能傷口敷料可以連續(xù)監(jiān)測溫度和濕度信息，并根據(jù)傷口情況提供按需給藥反饋治療，在加速傷口愈合、促進組織再生、促進膠原沉積等方面發(fā)揮重要作用。此外，這種智能傷口敷料可以與其他傳感器和藥物輸送系統(tǒng)組合或集成，為開發(fā)更先進和多功能的傷口敷料提供了基礎平臺。

圖1.智能傷口敷料的設計、結構和操作概述。

圖2.傷口滲出液處理的自泵送和微流體儲存功能。

圖3.液態(tài)金屬加熱線圈的設計與功能。

圖4.溫敏水凝膠微球實現(xiàn)按需藥物釋放。

該工作以“Wireless and Closed-loop Smart Dressing for Exudate Management and On-demand Treatment of Chronic Wounds”為題發(fā)表在《Advanced Materials》上（doi：10.1002/adma.202304005）。哈爾濱工業(yè)大學博士研究生葛振友為該論文第一作者，哈爾濱工業(yè)大學陶冶副教授、李鈺教授和任玉坤教授為該論文共同通訊作者。

任玉坤教授課題組主要從事微流控醫(yī)工檢測裝備與醫(yī)療軟體機器人的相關研究工作。團隊負責人任玉坤教授為哈爾濱工業(yè)大學長聘教授/博導，國家級青年人才，哈爾濱工業(yè)大學青年科學家工作室負責人，機械設計系副主任（主管研究生工作），作為第一完成人獲黑龍江省自然科學二等獎、黑龍江省教育廳自然科學一等獎、黑龍江省博后青年英才計劃、哈工大青年拔尖人才計劃支持等，入選2020、2021、2022愛思維爾中國高被引學者（機械工程），2021年全球頂尖前十萬科學家。以第一/通訊作者，在國內(nèi)外著名期刊發(fā)表SCI學術論文近百篇，谷歌學術H系數(shù)29，i10系數(shù)85，擔任中國力學學會微納尺度流動專業(yè)組委員、國際期刊《Electrophoresis》編委、《應用力學學報》青年編委、國家自然科學基金重點、面上及青年項目的評審專家、教育部學位委員會學位論文評審專家。

任玉坤教授個人主頁：http://homepage.hit.edu.cn/renyukun

論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adma.202304005

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（責任編輯：xu）

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