深圳大學張學記、許太林團隊 AFM：機器學習輔助的多功能微針傳感貼片實現傷口pH值實時監測

2024-02-04 來源：高分子科技

皮膚作為人體最大的器官，與個人的健康息息相關。延遲診斷、治療皮膚感染會導致傷口不愈合和敗血癥等并發癥。因此，傷口感染的早期識別和傷口不愈合的及時治療仍是一項需要持續管理的挑戰。

最近，深圳大學張學記教授、許太林副教授研究團隊開發了一種結合智能微針傳感的新策略，以抑制傷口感染并跟蹤傷口愈合狀態。基于MOF-姜黃素水凝膠的微針針尖可實現快速自消毒并促進傷口愈合。此外，pH值敏感的熒光指示劑被集成到作為微針基底的PVA凝膠中，以實現對傷口pH值的實時監測。該微針貼片具有優異的抗菌性能、可靠的熒光傳感能力和較高的預測準確性，可用于傷口液體pH值的定量分析。這種機器學習算法輔助微針傳感貼片為先進的傷口管理和即時診斷提供了靈活可靠的檢測策略。該多功能微針傳感貼片建立了一種治療與傳感相結合的策略，以解決傷口管理問題，這促進了MOF水凝膠的設計和優化，并為疾病診斷和個性化健康管理提供了一條便捷的途徑。

圖1 用于傷口管理的多功能微針傳感貼片示意圖。

圖2 多功能微針貼片的表征。該微針貼片具有 11 × 11 的有序陣列。Bi-PCN-222 MOF材料的掃描電子顯微鏡（SEM）成像和透射電子顯微鏡（TEM）顯示出均勻的納米棒狀結構。Bi-PCN-222 具有類似氧化酶和過氧化物酶的特性，并且在 SilMA 水凝膠中可以穩定存在。該微針貼片具有持續釋放藥物的特性。

圖3 體外測試。基于MOF-姜黃素的微針貼片能抑制金黃色葡萄球菌的生長，并對金黃色葡萄球菌具有高的抗菌率。此外，該微針貼片具有良好的生物相容性。該微針傳感貼片對于傷口液中不同pH值具有較好的熒光響應。所開發的神經網絡可以可靠地用于預測未知的 pH 值。持續的訓練和數據采集提高了熒光傳感器的檢測精度和分析性能。

圖4 體內傷口愈合測試和 pH 值監測。活體皮損傳感實驗和組織學分析表明該多功能微針傳感貼片具有加速細菌感染傷口愈合和監測傷口滲出液 pH 值的潛力。

原文鏈接：

Self-Sterilizing Microneedle Sensing Patches for Machine Learning-Enabled Wound pH Visual Monitoring

Jingyu Xiao, Zhongzeng Zhou, Geng Zhong, Tailin Xu, Xueji Zhang

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315067

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（責任編輯：xu）

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