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浙大学者发明神奇创可贴,无需电池也可监测伤口和控制输药

浙江大学的研究团队研发出一款无源智能创可贴。无源,即不需要自带电源,智能,意味着该创可贴可以检测伤口表面情况,实现精准给药等功能。
这项成果,近日刊登在国际知名期刊《先进功能材料》(Advanced Functional Materials),浙江大学博士生许刚和浙江大学博士后卢妍利为共同第一作者,浙江大学刘清君教授为通讯作者。该智能创可贴集成了近场通信模块(NFC),与门卡、碰碰贴、手机模拟公交卡的原理相同,通过设计的微型智能电路,实现在手机贴近时,通过电磁感应,获得足够的电能供给,同时,与手机进行信息传输交换、信号处理,实现创口状况检测和药物输送控制。
智能创可贴采用了包括聚酰亚胺PI、聚二甲基硅氧烷PDMS等多种塑料材料制造,采用印刷蛇纹铜电路,使得整个创可贴具有柔性,从电路到传感器部分都可以进行拉伸、弯曲。良好的可弯曲性能让创可贴更舒适、更牢固地吸附在皮肤上,实现良好的治疗效果。
智能创可贴包含检测系统,采用银/氯化银、还原氧化石墨烯/金纳米粒子为电极,可以检测伤口的pH值、尿酸、温度等生理学参数。这些数据可以为判断感染程度提供足够的信息,便于医师精确调整治疗方案。
研究人员巧妙地运用电吸附原理进行智能药物释放调节。普通的创可贴都是通过扩散作用自然给药到创口表面的,这种方式不可调节给药量、给药速度、给药时间,不够精细。而研究人员把带负电的药物吸附到带正电的聚吡咯膜上,当创可贴接收到给药控制信号时,芯片会在给药电极上施加负电激励,药物失去电场吸附,从聚吡咯膜上脱落,释放到创口表面,从而达到治疗目的。控制负电激励的强度可以改变给药量。

吸附在电极上的头孢唑啉药物

研究人员在被金黄色葡萄球菌感染的小鼠创口上试验了智能创可贴的治疗能力。通过对比使用智能创可贴方案和无治疗方案的小鼠创口面积大小和创面渗出物数量,得出智能创可贴确实可以加速伤口愈合的结果。
未来,科研团队期待这种基于近场通讯的神奇“创可贴”能够运用到糖尿病坏疽、下肢静脉溃疡、压疮、严重烧烫伤等慢性伤口的穿戴式监测管理和精准治疗领域,以期为长期遭受伤口感染困扰的患者带来福音。


编辑:新材料研习社

研究原文:Xu, G., Lu, Y., Cheng, C., Li, X., Xu, J., Liu, Z., Liu, J., Liu, G., Shi, Z., Chen, Z., Zhang, F., Jia, Y., Xu, D., Yuan, W., Cui, Z., Low, S. S., Liu, Q., Battery‐Free and Wireless Smart Wound Dressing for Wound Infection Monitoring and Electrically Controlled On‐Demand Drug Delivery. Adv. Funct. Mater. 2021, 2100852.

研究资料来自网络、报刊、论文等,新材料研习社经解读、整理、编辑后发布,由于作者水平有限,若有不足之处,请读者留言勘误。



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