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加州理工學(xué)院高偉教授團(tuán)隊(duì)《Sci. Adv.》: 慢性傷口感染檢測和治療的可穿戴生物電子系統(tǒng)
2023-04-06  來源:高分子科技

  慢性不愈合傷口是全世界主要且增長迅速的臨床并發(fā)癥之一。慢性傷口愈合是一個(gè)高度復(fù)雜的生物過程,由四個(gè)相互重疊的階段組成:止血、炎癥、增殖和重塑。目前的療法經(jīng)常需要緊急手術(shù)干預(yù),而濫用和誤用治療藥物往往會(huì)導(dǎo)致耐藥和復(fù)發(fā)。如何精確監(jiān)測傷口狀況并實(shí)施有效可控的療法是一項(xiàng)臨床重大挑戰(zhàn)。


  近日,加州理工學(xué)院高偉教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種可穿戴生物電子系統(tǒng),該系統(tǒng)通過定制開發(fā)的多路復(fù)用多模式電化學(xué)生物傳感器陣列無線連續(xù)監(jiān)測傷口的生理狀況,并通過受控抗炎抗菌治療和電刺激組織再生進(jìn)行無創(chuàng)聯(lián)合治療(圖1)。該可穿戴貼片由用于多重監(jiān)測傷口滲出物生物標(biāo)志物的多模態(tài)生物傳感器陣列、刺激響應(yīng)載藥水凝膠和用于控制藥物釋放和電刺激的電壓調(diào)制電極組成,具有完全生物相容性、機(jī)械柔韌性、可拉伸性,并且可以在整個(gè)愈合過程中保形地粘附在皮膚傷口上(圖2)。一系列臨床前體內(nèi)實(shí)驗(yàn),包括嚙齒動(dòng)物模型中的實(shí)時(shí)代謝和炎癥監(jiān)測表明,可穿戴貼片具有高精度和電化學(xué)穩(wěn)定性,可用于多重時(shí)空傷口生物標(biāo)志物分析,并能夠顯著加速皮膚慢性傷口愈合(圖3)。該工作以“A stretchable wireless wearable bioelectronic system for multiplexed monitoring and combination treatment of infected chronic wounds”為題發(fā)表在《Science Advances》上(Sci. Adv. 2023, 9, eadf7388)。文章第一作者是加州理工學(xué)院博士后Ehsan Shirzaei Sani和博士生許昌浩。其他共同作者還包括博士生王粲然,博士后宋宇等。


圖1 用于慢性傷口多重監(jiān)測和治療的無線可穿戴生物電子系統(tǒng)


圖 2 用于傷口監(jiān)測的多模態(tài)傳感器陣列的設(shè)計(jì)和表征

圖3 可穿戴貼片促進(jìn)糖尿病大鼠的慢性感染傷口愈合

  高偉教授課題組致力于開發(fā)用于基礎(chǔ)和應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)研究的多功能生物電子設(shè)備,包括實(shí)時(shí)健康監(jiān)測和臨床評(píng)估的可穿戴、便攜式生物傳感器,以及提供快速藥物輸送的醫(yī)療微納米機(jī)器人。課題組網(wǎng)站:http://www.gao.caltech.edu/。


  原文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adf7388

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