摘要：在医疗科技领域，电疗因能治疗疼痛、抑郁症、促进伤口愈合等，早已不是新鲜事。但传统电疗设备总让人望而却步——笨重的主机、复杂的接线、必须充电的电池，还要专业操作，不仅限制了使用场景，也让很多人难以坚持治疗。

在医疗科技领域，电疗因能治疗疼痛、抑郁症、促进伤口愈合等，早已不是新鲜事。但传统电疗设备总让人望而却步——笨重的主机、复杂的接线、必须充电的电池，还要专业操作，不仅限制了使用场景，也让很多人难以坚持治疗。

不过，发表在《Nature Communications》（2025, 16:9060）上的一项新研究，彻底改变了这一现状。该团队研发出一款可穿戴一次性电疗贴片，它像创可贴一样轻薄便携，不用电子元件、无需提前充电，贴在皮肤上就能自动释放精准电疗剂量，从神经调节到伤口愈合，多场景适用。

*本文只做阅读笔记分享*

一、颠覆传统：为什么这款电疗贴片能 “出圈”？

传统电疗的痛点，几乎被这款贴片全解决了。我们先看一组核心对比，就能明白它的革命性：

这款贴片实现了从“耐用设备 + 每次使用需组装电极”到“一次性贴片”的分类转变，其可用性与药物治疗类似，彻底打破了传统电疗的使用壁垒。简单来说，它把“专业医疗设备”变成了“可随手取用的消费品”，就像吃药、贴药膏一样方便 —— 这也是它最核心的突破：让电疗从“医院专属”走向“日常可及”。

二、技术拆解：没有电子元件，怎么实现精准电疗？

很多人会好奇：没有芯片、没有电池，这贴片靠什么发电？又怎么控制电疗剂量？答案藏在两个关键设计里，且都能在文献的图文图表中找到直观依据。

1. 发电核心：印刷出来的“微型电池组”

团队用增材制造（类似 3D 印刷） 技术，在 PET 薄膜（常见于塑料瓶）上层层印刷 “电池组件”，设备的分层结构，从外到内依次为：

这些组件叠在一起，就形成了一个 “微型锌锰电池”。更聪明的是，团队会根据不同治疗需求，把多个小电池 “串联” 成电池组 —— 比如用于脑部神经调节的贴片，就用了 14 个 1.5cm² 的小电池，刚好满足 1-4mA 的电流需求，这一设计在电池组尺寸优化中得到验证。

而且，这个 “印刷电池” 不用提前充电：它在制造时就完成了 “激活”，只要贴在皮肤上，人体的汗液或贴片自带的水凝胶会触发化学反应，自动开始放电，这一 “贴肤启动” 的机制在系统图中可直观看到 —— 身体通过界面与目标生理负载相互作用，启动电池组放电。

2. 剂量控制：靠 “电化学架构” 而非芯片（对应 Fig.2f、Fig.4f）

传统电疗靠芯片调节电流 / 电压，而这款贴片靠“3D 电化学架构”+ 等时轨迹理论（Isotemporal-Trajectory Theory）实现精准控量。这一理论在设计流程中的核心作用：

团队先通过实验测量不同人体组织的电阻（比如皮肤、头皮、伤口周围组织），用信号源表对仅含界面组件的测试设备进行恒流 / 恒压刺激，获取负载阻抗数据；

再根据电阻特性，通过等时轨迹理论模拟电池组的 “放电曲线”，其核心方程为VB​ (I n ,t∣α B ,e B​ )=V L​ (I n​ ,t∣α L​ ,e L )，其中V B 和V L​分别为电池组和负载的电压，通过这一方程确保放电与负载需求匹配；

比如针对伤口愈合，贴片的电池组会设计成 “缓慢放电” 模式：前 10 分钟电流逐渐上升到 3mA，之后维持稳定，避免电流骤升导致皮肤不适，这一过程在 Fig.4f 的等时 V-I 曲线中可清晰看到 —— 电池组放电曲线（虚线）与负载曲线（实线）的交点，即为实际输出电流，确保在 20 分钟内符合 3±1mA 的目标剂量；

甚至能 “自限剂量”：当电池组的化学物质消耗到一定程度，放电会自动停止，不会出现 “过量治疗” 的风险，这一特性在 Fig.5c 的人体验证实验中得到体现 ——20 分钟后电流随电压下降而自然终止。

简单说，就是 “把治疗方案刻进了材料里”—— 不用芯片计算，材料本身的特性就决定了放电规律。

3. 贴肤设计：水凝胶是 “导电 + 固定” 二合一（对应 Fig.1d、Fig.5e）

贴片和皮肤接触的部分，用了离子导电水凝胶，这一组件在第 9 层有明确标注，其核心作用包括：

作用 1：导电 —— 水凝胶里的盐分（如 NaCl）能让皮肤和电池组形成 “闭合电路”，电流才能顺利进入人体，文献中提到水凝胶的体积电阻率约为 500Ω・cm²，确保电流传输效率；

作用 2：固定 —— 水凝胶有粘性，皮肤剥离粘合力为 20-50g/cm，设备侧粘合力 > 100g/cm，能把贴片牢牢贴在皮肤上，即使活动也不会掉；

安全性：经过 ISO 10993-5 和 ISO 10993-10 生物相容性测试，贴 20 分钟后皮肤仅出现暂时性红斑，无残留、无刺激，这一结果VAS 疼痛评分中得到验证 —— 平均疼痛评分仅 1.1±0.75，且无任何测量值超过 3。

三、实际应用：从脑部到伤口，3 大场景已验证有效

团队在论文中通过详细验证了 3 个核心应用场景，每一个都切中了临床痛点，且都有完整的设计 - 测试 - 验证流程支撑。

1. 脑部神经调节（tDCS）：对抗抑郁、偏头痛

经颅直流电刺激（tDCS）是治疗抑郁症、偏头痛的有效手段，但传统设备需要把两个大电极贴在头皮上，还要连接主机，患者只能坐着不动。

这款贴片针对脑部调节的设计在 Fig.6a 中清晰展示：

形态：弧形设计，贴合额头轮廓（避开头发），厚度仅 0.8-1.2mm，长度 190mm，佩戴隐蔽；

电池组：采用非均质设计，3 个 1.6cm² 电池 + 1 个 1.4cm² 电池（电解液含 0.7wt% PAA），通过 PAA 的静电调节和离子导电性降低作用，限制峰值电流

验证结果：在 10 人临床试验中，平均电流为 2.35±0.32mA，符合 2.5±1mA 的目标剂量，且电流稳定性与传统设备一致，受试者反馈 “像贴了一片薄纱布，完全不影响低头、走路”。

2. 伤口愈合：加速结痂，减少感染

对于糖尿病足、术后伤口等难愈合创面，低强度直流电（30-50μA）能促进局部血液循环、激活修复细胞。

结构：3 个 0.5cm² 电池，刺激电极水凝胶位于伤口敷料垫两侧，基材为可拉伸热塑性薄膜，电池间有狭缝以增强柔韧性；

动物实验：在大鼠 6mm 全层切除伤口模型中，每天贴 2 小时（300±50μA），14 天后伤口闭合率比对照组（不贴贴片）显著提高，统计分析显示处理组与天数的交互作用显著（β=-9.938，SE=3.887，t (121)=-2.557，p=0.012）；

实用性：贴片可与伤口敷料结合，中间是无菌敷料，周围是电疗组件，既能保护伤口，又能持续电刺激，特别适合居家护理。

3. 离子导入（Iontophoresis）：帮药物穿透皮肤

有些药物（如止痛药、皮肤病药膏）很难通过皮肤吸收，而 “离子导入” 技术能用电场把药物分子 “推” 进皮肤。

传统离子导入设备笨重，而这款贴片的设计：

规格：4 个 2.0cm² 均质电池（电解液含 0.7wt% PAA），界面为 4×4cm 盐水浸泡无纺布海绵，厚度 0.25-1.5mm，长度 160mm；

药物递送验证：用皮肤模型测试显示，离子染料（分子量与常用药物相近）的扩散率显著提升；人体试验中，60 分钟内平均电荷为 32.7±11.60mA・min，电流 541±193μA，符合 > 30mA・min 的目标剂量；

优势：无需额外设备，贴片本身就是 “药物递送载体”，可实现 “电疗 + 给药” 一体化。

四、价值延伸：不止于 “方便”，更能改善医疗公平

除了技术突破，这款贴片的社会价值也在文献中被重点强调，其核心优势体现在三个方面：

1. 降低医疗成本

传统电疗设备单价高，且需定期更换电池和电极（每次约 10g 金属连接器）；而这款贴片的材料成本极低，且制造过程可规模化 —— 文献提到其生产依赖 “可扩展的增材制造和常见材料”，能最大限度降低成本，未来量产单片成本可低于 10 元人民币。

2. 适合资源匮乏地区

在没有电力、没有专业医护人员的偏远地区，传统电疗设备无法使用；而这款贴片无需充电、无需操作培训，只要按说明贴在对应部位即可，且可像药品一样分发，特别适合灾后救援、基层医疗。

3. 减少医疗垃圾

传统电疗设备的电池、芯片含重金属，废弃后难处理；而这款贴片的材料（PET、锌、锰）均为环保无害材料，且可完全降解，对环境影响极小，符合 “绿色医疗” 的发展趋势。

五、未来展望：还能更 “智能” 吗？

团队在文献的 “讨论” 部分提到，这款贴片的潜力不止于此，未来可通过以下方向升级：

定制化形态：像伤口专用创可贴一样，针对不同身体部位（如关节、面部）设计异形贴片；

集成传感器：结合可印刷的温度、湿度传感器，让贴片能实时监测伤口状态，并自动调整放电剂量；

可降解材料：研发全降解基材，伤口愈合后贴片自动降解，无需手动拆除；

拓展适应症：目前已验证神经调节、伤口愈合、离子导入三大场景，未来可延伸至皮肤健康、成瘾治疗、认知衰退等领域。

参考文献：

FallahRad, M., et al. Wearable disposable electrotherapy. Nat Commun 16, 9060 (2025).

来源：知识泥土六二三