摘要：慢性伤口需要较长的愈合期，对患有糖尿病、血管疾病和高血压的患者影响很大。同时排出和监测伤口渗出物，对于先进的伤口管理至关重要。这项研究介绍了一种智能绷带，它集成了生物相容性液体二极管膜和基于超灵敏三维聚苯胺网（M-PANI）的pH生物传感器。
【导读】慢性伤口需要较长的愈合期，对患有糖尿病、血管疾病和高血压的患者影响很大。同时排出和监测伤口渗出物，对于先进的伤口管理至关重要。这项研究介绍了一种智能绷带，它集成了生物相容性液体二极管膜和基于超灵敏三维聚苯胺网（M-PANI）的pH生物传感器。
2024年12月16日，清华大学生物医学工程学院Wang Han教授团队在期刊《Microsystems & Nanoengineering》上发表了题为“Chronic wound management: a liquid diode-based smart bandage with ultrasensitive pH sensing ability”的研究论文。该智能绷带可单向引流伤口渗出物，同时动态感应伤口的pH值环境。团队使用了模拟皮肤和大鼠，研究结果表明，这种智能绷带在先进的伤口护理清洁和监测伤口渗出物方面具有相当大的前景，为家庭伤口管理提供了一种很有前途的方法。
关于慢性伤口管理
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近年来，伤口敷料和绷带的发展日新月异，为先进的伤口护理和促进伤口快速愈合提供了新的解决方案。例如，传统的纱布敷料已经发展成为能够控制药物释放的水凝胶敷料。同样，可为慢性伤口提供电刺激的可穿戴伤口敷料，为加速伤口恢复提供了新的策略。此外，利用抗生素药物、近红外光热疗法、温度激活机电协同疗法和其他技术预防伤口感染和促进伤口愈合的方法层出不穷，在协助治疗慢性伤口方面大有可为。然而，这些具有药物释放或刺激治疗功能的伤口敷料虽然无需频繁更换敷料，但却有一个共同的局限性：无法清洁和排出伤口渗出物。
在这项研究中，团队开发了一种灵活、可穿戴、坚固耐用且成本低廉的智能绷带，用于单向引流伤口渗出液和动态监测伤口状态，旨在促进先进的伤口护理。研究结果证实，这种智能绷带适用于高级伤口护理和监测。未来，团队设想将所介绍的智能绷带与其他传感和治疗模块（如药物输送系统、电刺激模块和多模态传感模块）进行整合，从而构建一个用于家庭伤口护理的治疗平台。
智能绷带的原理
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在慢性伤口表面，双层膜起到液体二极管的作用，促进伤口渗出液的排出，防止污染液体倒流，从而保持伤口环境的清洁和干燥。当伤口渗出物排出时，它会穿过液体二极管的夹层，与基于M-PANI的生物传感器接触。这样就能对伤口渗出液的pH值进行动态检测，提供有关伤口状态的实时信息，并及时发出感染风险警报。
集成智能绷带的设计和制造示意图。
在临床前伤口模型中验证智能绷带
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与传统纱布相比，智能绷带可以加速伤口愈合。这种效果在伤口愈合初期尤为明显，伤口愈合率从43.9%显著提高到70.2%，这主要归功于伤口渗出物的快速排出。
此外，在纱布和智能绷带的帮助下，伤口处皮肤皮下区域观察到了明显的新生血管。在使用纱布恢复的皮肤中，新生血管组的数量从4到7不等。与此相反，在使用智能绷带恢复的皮肤上观察到新生血管增多（超过7组），并伴有成纤维细胞结构。
智能绷带的临床前动物试验。
总结
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1. 液体二极管技术：智能绷带集成了液体二极管的超灵敏pH生物传感器，能够实现伤口渗液的单向引流和监测，是首个具备清洁和监测双重功能的智能绷带。
2. 精确监测pH：该智能绷带能够精确、特异和动态地监测伤口表面的pH值，为伤口护理提供了一种新的有效方法。
3. 生物相容性和透气性：液体二极管由生物相容性好的材料组成，具有良好的柔韧性和透气性。与传统纱布相比，能更有效地加速伤口愈合。
4. 生物传感器性能：M-PANI生物传感器线性范围广，灵敏度高，可覆盖正常和感染伤口的pH值范围，且易于大规模生产。
5. 长期稳定性：生物传感器具有长期稳定性，适合长时间穿戴，无需频繁更换。
6. 扩展应用潜力：液体二极管和M-PANI生物传感器可扩展到其他领域，如健身服集成、护理点设备等，有助于个性化健身跟踪、健康管理和微环境检测。
7. 临床需求满足：新型智能绷带满足伤口护理领域的新临床需求，有助于加强对慢性伤口的监测、治疗和预后，实现个性化健康管理和精准医疗。
参考资料：
1.Barros Almeida, I. et al. Smart dressings for wound healing: a review. Adv. Ski. Wound Care 34, 1–8 (2021).
2.Sen, C. K. Human wound and its burden: updated 2020 compendium of estimates. Adv. Wound Care (N. Rochelle) 10, 281–292 (2021).
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来源：Yonic