Science子刊：新型智能电子绷带，大幅加速伤口愈合，还可实时监测

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

当一个人出现伤口时，伤口较小时会较快愈合，伤口较大时，则需要尽快手术缝合并配合绷带来加速伤口愈合。否则，裸露的伤口很容易受到感染。

但对于广大糖尿病患者而言，由于高血糖的缘故，患者易出现伤口溃疡且难以愈合， 这会导致多种并发症，包括截肢甚至死亡。

在一项最新研究中，西北大学的研究人员开发了一款性价比高、易于使用、适应性强、舒适的新型电子绷带，能够有效加速伤口愈合，有助于防止糖尿病患者的伤口感染和进一步的并发症。

近日，美国西北大学的  John Rogers  团队 （大连理工大学解兆谦教授为共同第一作者） 在 Science 子刊 Science Advances 上发表了题为： Bioresorbable, wireless, and battery-free system for electrotherapy and impedance sensing at wound sites 的研究论文。

该研究开发了一种 小型、灵活、可拉伸的新型电子绷带，通过直接向伤口部位提供电疗来加速愈合 。这是第一个能够提供电疗的生物可吸收绷带，也是第一个智能再生系统。

在糖尿病小鼠模型上，这种新型电子绷带将糖尿病伤口的愈合速度提高了30%，还能主动监测愈合过程，在伤口愈合后能够无害地将位于体内的电极组件溶解。该设备可以为糖尿病患者提供强大的并发症治疗和监测工具。

论文通讯作者、西北大学的 John Rogers 教授表示， 虽然这是一款电子设备，但它与伤口接触的活性组件是完全可吸收的。因此，这写组件在伤口过程完成后会溶解并自然消失，避免了物理移除可能对组织造成的损伤。

全世界有数以亿计的糖尿病编者，其中约15-25%的人在一生中的某个阶段患上糖尿病足溃疡。这是因为糖尿病患者的高血糖会导致神经损伤和麻木，患者可能会出现简单的水泡或划痕，但却没有被注意到，因此也没有得到治疗。而高血糖还会使毛细血管壁增厚，血液循环减慢，使这些伤口更难愈合。这就像一场完美的风暴，一个小划痕会演变成危险的伤口，进一步发展为截肢甚至死亡。

我们的身体依赖电信号来运作，伤口会破坏身体正常的电信号。因此，研究团队尝试电刺激疗法来恢复正常电信号。

历史上，临床医生曾使用过电刺激疗法，但通常需要借助有线且笨重的设备，只能在医院的监督下使用。为了设计一款可在家全天候佩戴的更舒适的产品，西北大学的Guillermo Ameer 教授与 John Rogers 教授合作，John Rogers 教授是生物电子学先驱，他在2018年首次提出了生物可吸收电子医学的概念。

两位教授和他们的团队最终开发出了一种小而灵活的智能电子绷带，可以轻柔地包裹在伤口部位。这是第一个能够提供电疗的生物可吸收绷带，也是第一个智能再生系统，该系统的一侧包含两个电极 （钼电极） ：一个小型的花朵状电极位于伤口的正上方，另一个环形电极位于健康组织上，环绕整个伤口。

该设备的另一侧包含一个能量收集线圈，用于为系统供电，以及一个近场通信 （NFC） 系统，用于实时无线传输数据。研究团队还在该智能再生系统上安装了可以评估伤口愈合情况的传感器。通过测量穿过伤口的电流电阻，医生就可以监测伤口进展，电流会随着伤口的愈合而逐渐减小。通过在设备中内置的这些功能，可以在无线的情况下远程操作，决定何时进行电刺激、监测伤口愈合情况。

研究团队在糖尿病小鼠模型上进行了实验，结果显示，每天只需进行30分钟的电刺激，能够将伤口愈合速度加快30%。电刺激吸引了新细胞迁移到伤口并在伤口部位再生皮肤组织，新的皮肤组织包括新的血管，炎症也得到了抑制。

当伤口愈合后，伤口上的钼电极就会溶解在体内，不需要再取出来。研究团队之所以使用钼电极，是因为钼被广泛应用于电子和半导体领域，而且，他们发现，当钼足够薄时，它可以被生物降解，而且它不会干扰愈合过程。

研究团队表示，这是第一个证明钼可作为促进伤口愈合的可生物降解电极的研究，大约6个月后，溶解的钼几乎完全消失了，器官中也很少有堆积，而且也没有观察到有任何异常。整个电极中使用的钼极少，因此不会有什么大的影响。

研究团队计划接下来在大型动物模型上测试这一设备对糖尿病溃疡的影响。然后，他们打算在人体上进行测试。由于这一电子绷带利用人体自身的愈合能力而不释放药物或生物制剂，因此它面临的监管障碍更少，这意味着我们可能会更早地看到它作为产品上市。