一種集壓瘡監(jiān)測與治療為一體的新型高耐壓兩性離子水凝膠仿皮膚傳感器

壓瘡，也稱褥瘡，是全球性的健康問題，尤其是對(duì)于長期癱瘓?jiān)诖布靶g(shù)后的老年人來說，壓瘡時(shí)常發(fā)生。一旦發(fā)生壓瘡，不僅會(huì)為患者帶來極大的痛苦，甚至?xí)l(fā)生感染危及生命，同時(shí)長期巨額的護(hù)理費(fèi)也會(huì)為患者家庭帶來較重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。早期壓瘡（1期和2期）由于未傷及真皮層，瘡口還處于可逆期，若及時(shí)除去誘因、細(xì)心護(hù)理即可恢復(fù)。但由于早期的壓瘡癥狀不明顯，往往難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)；而壓瘡發(fā)展成3-4期，真皮層已損傷，很難通過護(hù)理恢復(fù)。因此，在壓瘡可逆恢復(fù)的“黃金時(shí)期”及時(shí)發(fā)現(xiàn)與治療至關(guān)重要，急需一種能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測壓瘡創(chuàng)面情況并促進(jìn)瘡口愈合的家用智能敷料。

為解決上述問題，天津大學(xué)化工學(xué)院楊靜副教授團(tuán)隊(duì)在國際知名期刊《Biosensors & Bioelectronics》（IF=12.545）上發(fā)表了題為“A Pressure-Resistant Zwitterionic Skin Sensor for Domestic Real-Time Monitoring and Pro-Healing of Pressure Injury“的研究論文。天津大學(xué)化工學(xué)院的博士研究生劉欣萌和田澍為論文的共同第一作者，楊靜副教授為通訊作者。合作單位為濱州魏橋國科高等技術(shù)研究院，該研究得到了國家自然科學(xué)基金和天津自然科學(xué)基金的支持。 該工作設(shè)計(jì)了一種集壓瘡監(jiān)測與治療為一體的新型高耐壓兩性離子水凝膠（CH-OSNP）仿皮膚傳感器，這種CH-OSNP仿皮膚傳感器實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)測壓瘡炎癥、腫脹、化膿這三種指標(biāo)，同時(shí)能夠改善壓瘡創(chuàng)面的微環(huán)境、促進(jìn)壓瘡愈合、達(dá)到預(yù)測壓瘡可逆恢復(fù)期（1期和2期）的同時(shí)遏制壓瘡不可逆期（3期和4期）的惡化的目的（圖1）。

圖1 CH-OSNP皮膚傳感器的設(shè)計(jì)與制備 該工作以兩性離子（CBMA）和2-甲基丙烯酸羥乙酯（HEMA）為單體，設(shè)計(jì)合成多羥基硅氧烷納米粒子（OSNPs）作為交聯(lián)劑，制備形成CH-OSNP，如圖1b。由于壓瘡獨(dú)特的性質(zhì)（由長期受壓造成，具有大量滲出液)，該團(tuán)隊(duì)對(duì)CH-OSNP的吸收滲出液能力及耐壓性能進(jìn)行了評(píng)估，此水凝膠具有高溶脹（500%以上）及高耐壓（應(yīng)變壓縮到99.81%后可回復(fù)到初始水平）性能，如圖2。

圖2 CH-OSNP的物理性能 由于CH-OSNP皮膚傳感器與皮膚直接接觸，該團(tuán)隊(duì)對(duì)其生物相容性和抗污性能進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果顯示CH-OSNP具有與商業(yè)敷料Duoderm相似的細(xì)胞相容性、血液相容性及皮膚相容性，此外在抗蛋白粘附與抗細(xì)菌吸附方面具有優(yōu)異的性質(zhì)。

圖3 CH-OSNP的生物相容性與抗污染能力 針對(duì)壓瘡的特點(diǎn)，對(duì)體外模擬的壓瘡壓力、溫度和滲出液單個(gè)因素進(jìn)行了實(shí)時(shí)的監(jiān)測，此外，對(duì)于壓瘡復(fù)雜的環(huán)境，對(duì)多重信號(hào)進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測。

圖4 CH-OSNP皮膚傳感器的多重刺激響應(yīng)功能 為了評(píng)估CH-OSNP皮膚傳感器的體內(nèi)多信號(hào)監(jiān)測與促愈合能力，研究人員建立了小鼠壓瘡模型，對(duì)小鼠壓瘡處炎癥、腫脹及化膿情況進(jìn)行了實(shí)時(shí)的監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)了這三種信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測并予以區(qū)分，同時(shí)，相對(duì)于商用敷料Duoderm，CH-OSNP仿皮膚傳感器可通過促進(jìn)上皮細(xì)胞遷移促進(jìn)小鼠壓瘡愈合。 這項(xiàng)工作開發(fā)了一種新型仿皮膚傳感器用于監(jiān)測與治療壓瘡，有利于對(duì)壓瘡患者的居家護(hù)理、幫助病人康復(fù)，尤其對(duì)感覺喪失或癡呆的壓瘡患者具有重要作用。

圖5 CH-OSNP皮膚傳感器的體內(nèi)壓瘡監(jiān)測與愈合能力

論文鏈接： https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114528

審核編輯 ：李倩