无线智能绷带为慢性伤口的愈合提供了新的见解

智能绷带由无线电路组成，使用阻抗/温度传感器来监测伤口愈合的进程。如果伤口愈合较差或检测到感染，传感器会通知中央处理器对伤口床施加更多的电刺激，以加速组织闭合，减少感染。研究人员能够在智能手机上实时跟踪传感器数据，而不需要电线。

工程奇迹

电子层，包括一个微控制器单元(MCU)、无线电天线、存储器、电刺激器、生物传感器和其他组件，只有100微米厚——大约是一层乳胶漆的厚度。

所有的电路都运行在一种巧妙设计的水凝胶上——一种橡胶状的、类似皮肤的聚合物——它被集成起来，既可以向受伤的组织提供愈合性的电刺激，又可以收集实时的生物传感器数据。

水凝胶中的聚合物经过精心设计，可以在需要时安全地附着在创面上，当加热到比体温高几度(40°C/104°F)时，可以干净、轻柔地将其拔出，而不会对伤口造成伤害。

“在密封伤口时，智能绷带在伤口愈合时起到保护作用，”他说Yuanwen江他是该研究的第一作者之一，也是哈佛大学实验室的博士后学者鲍哲南他是斯坦福大学工程学院化学工程教授。“但它不是一个被动的工具。这是一种积极的愈合设备，可以改变慢性伤口治疗的护理标准。”

此前有报道称，电刺激，也被称为电流，可以加速角质形成细胞向伤口部位的迁移，限制细菌感染，防止伤口表面生物膜的形成，主动促进组织生长，帮助组织修复。研究人员能够利用这项经过充分研究的技术，并将其与实时生物传感器数据集成在一起，提供一种由生物传感器提供信息的新型自动化治疗方式。

智能绷带的生物传感功能可以监测局部环境的生物物理变化，提供实时、快速、可靠且极其准确的方法来测量伤口状况。从技术上讲，这种智能绷带可以感知伤口愈合时皮肤的导电性和温度变化——伤口愈合时电阻抗增加，炎症消退时局部温度下降。“智能绷带在刺激和传感设备上，加快了愈合速度，但它也能跟踪伤口的改善情况，”他说Artem Trotsyuk他也是这项研究的共同第一作者，他在哈佛大学的实验室完成了他的研究生工作杰弗里Gurtner他曾是斯坦福大学医学院强生杰出外科教授(荣誉退休)，目前是图森亚利桑那大学外科系主任和生物医学工程教授。“我们认为它代表了一种新的模式，将使新的生物学发现成为可能，并探索以前难以验证的关于人类愈合过程的假设。”

可喜的结果，新的方向

研究人员将他们的研究更进一步，大胆地了解了电刺激为什么以及如何更快地愈合伤口。他们现在认为，电刺激促进了促再生基因的激活，比如Selenop,一种抗炎基因被发现有助于病原体清除和伤口修复，还有载脂蛋白e,它已被证明能促进肌肉和软组织的生长。同样，电刺激通过招募更多的M2抗炎巨噬细胞，增加了白细胞种群的数量，即单核细胞和巨噬细胞，先前报道过M2抗炎巨噬细胞具有促再生作用，并在伤口愈合增殖阶段所需的细胞外基质形成中发挥关键作用。

研究人员警告说，智能绷带目前还只是一个概念验证，尽管前景广阔。然而，仍然存在许多挑战。这些包括将设备的尺寸增加到人的尺寸，降低成本，解决长期数据存储问题——如果有需要和机会，这些都是大规模生产所必需的。同样，可能会添加目前尚未集成的潜在新型传感器，例如那些测量代谢物、生物标记物和ph值的传感器。临床使用也存在一些潜在的障碍，例如水凝胶排斥，其中皮肤可能对设备产生反应，并产生糟糕的凝胶与皮肤组合，或传感器的生物污垢，这可能导致刺激。

尽管存在这些障碍，研究人员仍在向前推进，并对智能绷带为慢性伤口患者带来希望的潜力保持乐观。