近日，復旦大學宋恩名研究員團隊基於對大面積創面炎症管理和治療需求的關注，為解決傳統方法在精準監測與有效治療方面的侷限性，開展了一項新研究。
目前，炎症監測多依賴熱電偶或紅外技術，這些方法存在解析度低（毫米級或更粗）、難以在複雜創面形態上穩定操作，以及需要額外裝置和專業技術支援的問題。此外，傳統治療手段無法實現閉環控制，缺乏即時反饋和自動化藥物釋放功能，難以滿足複雜創面炎症管理的需求。
透過本次研究課題組研發出一種柔性炎症監測與治療（IMT，Inflammation Monitoring and Treatment）系統，集成了亞毫米級解析度的非晶矽溫度感測器陣列、高精度紅外光發射二極體（IR-LED，Infrared Light-Emitting Diode）和熱響應藥物水凝膠，能夠實現創面炎症的即時監測和精準治療。
（來源：Proceedings of the National Academy of Sciences）
透過溫度感測器陣列動態捕捉創面溫度分佈，該系統能夠定位炎症區域並利用 IR-LED 區域性加熱觸發藥物水凝膠的溶膠-凝膠轉變，從而精準釋放抗生素進行炎症抑制，並即時監測治療效果完成閉環管理。
研究發現，區域性溫度升高（約 2°C）是炎症區域的重要指示，透過高靈敏度感測器可以動態跟蹤炎症發展過程。此外，實驗驗證了熱觸發藥物釋放的動力學規律遵循科斯邁爾-佩帕斯（Korsmeyer-Peppas）模型，揭示了溫度變化對藥物釋放速率與量的調控機制。
系統在生物相容性和穩定性方面表現出優異效能，能夠與軟組織表面緊密貼合，在複雜形態創面和動態生理條件下保持穩定操作。
最終，該系統顯著縮短了創面癒合時間，減少了炎症程度，並透過組織學和免疫學分析證實其對炎症抑制和組織再生的有效促進，為生物電子學和傷口護理領域提供了創新的技術平臺和理論支援。
IMT 系統將柔性溫度感測器陣列與負載藥物的水凝膠整合，透過紅外光發射二極體觸發，能夠實現對區域性創面炎症的無創監測與治療。這一創新方法支援即時、自動化、精準的創面護理，有效提升治療效果並提高患者的舒適度。
IMT 系統透過將高解析度溫度監測與自動化藥物釋放相結合，以柔性可穿戴的形式提供了一種全新的創面管理方案。該系統在臨床應用和先進創面護理領域具有廣闊的潛力。
其具有以下潛在的具體應用：
1、創面護理：
臨床傷口管理與家庭創面護理：在醫院中用於燒傷、慢性創面（如糖尿病足潰瘍、褥瘡）和手術後傷口的精準監測與治療，減少感染風險並加速癒合過程；用於患者在家中自行管理小型創面或術後恢復，提高治療的便利性和患者依從性。
2、外科及急救應用：
外科術後監控與急救創傷處理：在外科手術後即時監測手術切口的溫度變化，及時發現感染或炎症跡象，避免延誤治療；在戰場或災害救援場景中，為傷員提供行動式、可穿戴的炎症管理裝置。
3、慢性病管理：
糖尿病併發症護理與關節炎或炎性疾病輔助：特別適合糖尿病患者的創面管理，提供連續的溫度監測和區域性藥物治療，降低感染和截肢風險；監測區域性炎症區域並實現針對性的治療，緩解慢性病患者的不適。
4、個性化醫療裝置：
定製化醫療解決方案與物聯網整合：根據不同患者的創面型別、炎症程度和癒合程序調整感測器陣列和藥物釋放方案，實現個性化治療；結合無線傳輸和雲平臺，將患者創面資料傳輸給醫生，方便遠端診斷和治療調整。
日前，相關論文以《具有大規模溫度感測器陣列的柔性生物電子系統，用於監測和治療區域性傷口炎症》（Flexible bioelectronic systems with large-scale temperature sensor arrays for monitoring and treatments of localized wound inflammation）為題發在 Proceedings of the National Academy of Sciences[1]，博士生劉俊含是第一作者，宋恩名與復旦大學梅永豐教授為通訊作者。
圖 | 相關論文（來源：Proceedings of the National Academy of Sciences）
未來課題組的研究將重點擴充套件藥物輸送能力、最佳化系統整合與小型化設計，並結合人工智慧技術提升 IMT 系統的智慧化水平。
在藥物輸送方面，研究將開發多功能藥物載體，結合抗炎、抗菌、止痛及組織修復因子，透過多層釋藥機制實現分階段治療，同時利用奈米技術增強藥物的穩定性和釋放可控性，以滿足不同創面型別的治療需求。
在系統整合與小型化方面，將進一步縮減裝置尺寸，透過柔性電子技術開發貼片或紗布形態的可穿戴版本，並最佳化無線通訊與能源管理，使裝置輕便化、便捷化，實現即時資料傳輸和遠端控制。
與此同時，基於大規模資料採集與分析，研究將利用人工智慧技術構建智慧預測模型，動態調整治療引數，最佳化個性化治療方案，並透過雲端平臺實現遠端監測與管理。
這些改進方向將顯著提升 IMT 系統的治療精準性和患者體驗，加速其從實驗室到臨床應用的轉化，為先進炎症管理和創面護理提供全新解決方案。
參考資料：
1.Liu, J., Li, Z., Sun, M., Zhou, L., Wu, X., Lu, Y., … & Song, E. (2024). Flexible bioelectronic systems with large-scale temperature sensor arrays for monitoring and treatments of localized wound inflammation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 121(49), e2412423121.
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