保哲南团队研发无线智能绷带 促进伤口愈合 减少疤痕

来源：生物世界2022-11-28 10:20

有些伤口很难愈合。感染、糖尿病和其他疾病，以及受抑制的免疫系统，往往会阻碍伤口愈合。

有些伤口很难愈合，感染、其他疾病、系统抑制往往会阻碍伤口愈合。这种慢性伤口可能会持续数月甚至更长时间，不仅会引起疼痛，还会引起焦虑和抑郁。最坏的情况下，甚至可能危及生命。然而，到目前为止，治疗慢性伤口的解决方案很少。

2022年11月24日，斯坦福大学鲍哲南院士团队在《自然生物技术杂志》上发表了一篇研究论文，题为：集成传感器和刺激器的无线闭环智能绷带，用于高级伤口护理和加速愈合。

这项研究开发了一种无线智能绷带，它可以监测伤口的愈合过程，治疗伤口，促进伤口更快愈合，增加受损组织的新血流量，并通过显著减少疤痕的形成来促进皮肤恢复。

这种智能绷带由无线电路组成，并使用阻抗/温度传感器来监控伤口愈合。如果伤口愈合不良或检测到感染，传感器将通知CPU对伤口施加更多的电刺激，以加快组织闭合，减少感染。用户还可以在智能手机上实时跟踪传感器数据。

鲍哲南教授

鲍哲南1991年毕业于南京大学，获学士学位，1995年毕业于芝加哥大学，获博士学位，后就职于贝尔实验室。2001年，他被授予贝尔实验室杰出研究员的称号。2004年进入斯坦福大学化学系任教。2011年获得影响世界华人奖。2015年入选《自然》杂志年度十大人物。2016年当选美国国家工程院院士。2017年获得世界杰出女科学家成就奖。2018年出任斯坦福大学化学工程学院院长。2021年当选美国艺术与科学院院士。2022年获得引文桂冠奖。

该无线智能绷带包括微控制器单元、无线电天线、存储器、电刺激器、生物传感器等部件。绷带只有100微米厚，大概是一层乳胶漆的厚度。

所有电路都运行在一个巧妙设计的水凝胶上，它们集成在一起，不仅可以为伤口组织提供电刺激进行治疗，还可以收集实时生物传感器数据。水凝胶中的聚合物经过精心设计，可以在需要时安全地粘附在伤口表面。当加热到体温(40)以上几度时，可以干净、轻柔地取出，不会对伤口造成伤害。

论文第一作者、保哲南实验室博士后姜说，这种智能绷带可以保护伤口，同时促进伤口愈合。它不是被动的工具，而是主动的愈合装置，有望改变慢性伤口的治疗标准。

以往的研究表明，电刺激可以加速角质细胞向创面的迁移，限制细菌感染，防止创面生物膜的形成，从而积极促进组织生长，帮助组织修复。鲍哲南的团队使用了这种经过充分研究的技术，并将其与实时生物传感器数据相结合，以便利用生物传感器提供的信息提供一种新型的自动治疗方法。

智能绷带的生物传感功能可以通过监测生物物理变化来提供实时、快速、鲁棒和极其精确的方法来测量伤口状况。从技术上讲，智能绷带可以感知伤口愈合时皮肤的导电性和温度变化，伤口愈合时电阻增加，炎症消退时局部温度降低。因此，这种智能绷带集成了电刺激和传感功能，可以加速伤口愈合，跟踪伤口愈合的改善情况。

这项研究进一步探索了为什么电刺激可以促进伤口愈合。他们发现，电刺激可以促进再生基因的激活，如Selenop和Apoe基因。前者是一种抗炎基因，已被发现有助于病原体清除和伤口修复，而后者已被证明能促进肌肉和软组织生长。同时，电刺激增加白细胞(单核细胞和巨噬细胞)数量，起到促进再生的作用，在伤口愈合的细胞增殖阶段起关键作用。

最后，研究团队表示，无线智能绷带目前只是一个概念证明。虽然大有可为，但仍面临诸多挑战。例如，需要增加设备的尺寸以满足人类的需求，降低成本，解决长期数据存储的问题等。这些都是未来大规模生产的必要条件。此外，未来可以在设备中添加新的传感器，以测量伤口的代谢物、生物标志物和pH值。虽然还有很多障碍，但研究团队正在快速推进，并看好这种无线智能绷带的潜力。

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