通过生物电子系统实现伤口护理和加速伤口愈合

基于多模式可穿戴设备的“智能”绷带可以实现实时生理监测和积极干预，以促进慢性伤口的愈合。然而，在目前的智能绷带技术中，传感器和刺激器的结合发展有限。此外，虽然胶电极对于强大的信号转导是必不可少的，但现有黏附敷料的脱落可能导致没有可切换黏附的脆弱伤口组织的二次损伤。

据麦姆斯咨询报道，近期，斯坦福大学鲍哲南及Geoffrey C. Gurtner共同通讯在Nature Biotechnology（IF=68）在线发表题为“Wireless， closed-loop， smart bandage with integrated sensors and stimulators for advanced wound care and accelerated healing”的研究论文，该研究表明当无线、闭环、智能绷带具有集成传感器和刺激器时，可实现先进的伤口护理，并加速伤口愈合。该研究通过开发一个灵活的生物电子系统来克服这些问题，该系统由无线供电、闭环传感和刺激电路组成，与皮肤界面水凝胶电极能够按需黏附和分离。

此外，该研究利用小鼠模型证明了伤口护理系统可以连续监测皮肤阻抗和温度，并根据伤口环境提供电刺激。在临床前伤口模型中，与对照组相比，治疗组愈合速度快25%，真皮重塑增强50%。此外，该研究观察到单核细胞和巨噬细胞群中预再生基因的激活，这可能促进组织的离子、血管化和真皮恢复。

慢性无法愈合的伤口是一个巨大的医疗负担。慢性伤口的定义是在8-12周内仍未愈合，并不能恢复受影响部位的功能和解剖完整性。这些伤口与丧失功能和行动能力、社会压力和孤立程度增加、抑郁和焦虑、住院时间延长以及总体发病率和死亡率增加有关。虽然有针对慢性伤口的干预措施，如生长因子、细胞外基质、工程皮肤和负压伤口疗法，但这些治疗方法的效果并不显著。

目前的标准护理伤口敷料是被动的，不能积极响应伤口环境的变化。智能绷带技术能够很好地应对这些挑战，它们能够集成多模态传感器和刺激器，在最少的医生干预下进行实时监测和主动伤口护理治疗。

用于慢性伤口管理的无线智能绷带的总体设计先前的研究表明，随着伤口的愈合，皮肤阻抗会增加。然而，当伤口感染时，由于生物膜的形成，伤口阻抗会降低。随着感染的进一步发展，局部炎症使伤口温度升高。这两种信号都可以被嵌入可穿戴设备的低成本传感器轻松捕获，作为即将发生的伤口感染的哨兵。这些生物物理信号实时提供了关于伤口状况的快速、可靠和准确的信息，为快速、自主地以闭环方式诊断和监测未愈合伤口创造了机会。

目前的智能绷带技术在感知生理状况方面表现出了良好的前景。此外，电刺激也被证明可以改善组织灌注，刺激免疫细胞功能，并通过一种被称为电刺激的过程加速角质形成细胞的迁移。不幸的是，目前的电刺激设备体积庞大，由电线系住，佩戴不舒服，限制了患者的依从性。

为了提高治疗效果，一个理想的智能绷带平台需要满足以下要求。首先，它需要灵活和无线操作，以避免任何不希望的栓系和传统刚性设备造成的不适。接下来，它应该整合感知和刺激模式，实现自主的闭环伤口管理。最后，它应该具有随需应变的皮肤黏附性，在操作过程中具有紧密的接口，以实现稳健的信号转导和能量传递，同时也提供容易分离的功能，以避免在设备移除过程中可能发生的二次皮肤损伤。为了满足这些需求，该研究开发了一种无电池柔性生物电子系统，由无线供电的传感和刺激电路组成，该电路与使用生物兼容导电聚合物的组织界面坚韧的水凝胶电极相连。研究人员预计这种智能绷带将改善治疗效果，并为伤口护理提供新的知识。

审核编辑：郭婷