近日，復旦大學宋恩名研究員團隊基于對大面積創面炎癥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局限性，開展了一項新研究。

目前，炎癥監測多依賴熱電偶或紅外技術，這些方法存在分辨率低（毫米級或更粗）、難以在復雜創面形態上穩定操作，以及需要額外設備和專業技術支持的問題。此外，傳統治療手段無法實現閉環控制，缺乏實時反饋和自動化藥物釋放功能，難以滿足復雜創面炎癥管理的需求。

通過本次研究課題組研發出一種柔性炎癥監測與治療（IMT，Inflammation Monitoring and Treatment）系統，集成了亞毫米級分辨率的非晶硅溫度傳感器陣列、高精度紅外光發射二極管（IR-LED，Infrared Light-Emitting Diode）和熱響應藥物水凝膠，能夠實現創面炎癥的實時監測和精準治療。

（來源：Proceedings of the National Academy of Sciences）

通過溫度傳感器陣列動態捕捉創面溫度分布，該系統能夠定位炎癥區域并利用 IR-LED 局部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癥抑制，并實時監測治療效果完成閉環管理。

研究發現，局部溫度升高（約 2°C）是炎癥區域的重要指示，通過高靈敏度傳感器可以動態跟蹤炎癥發展過程。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。

系統在生物兼容性和穩定性方面表現出優異性能，能夠與軟組織表面緊密貼合，在復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愈合時間，減少了炎癥程度，并通過組織學和免疫學分析證實其對炎癥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持。

IMT 系統將柔性溫度傳感器陣列與負載藥物的水凝膠集成，通過紅外光發射二極管觸發，能夠實現對局部創面炎癥的無創監測與治療。這一創新方法支持實時、自動化、精準的創面護理，有效提升治療效果并提高患者的舒適度。

IMT 系統通過將高分辨率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：在醫院中用于燒傷、慢性創面（如糖尿病足潰瘍、褥瘡）和手術后傷口的精準監測與治療，減少感染風險并加速愈合過程；用于患者在家中自行管理小型創面或術后恢復，提高治療的便利性和患者依從性。

2、外科及急救應用：

外科術后監控與急救創傷處理：在外科手術后實時監測手術切口的溫度變化，及時發現感染或炎癥跡象，避免延誤治療；在戰場或災害救援場景中，為傷員提供便攜式、可穿戴的炎癥管理設備。

3、慢性病管理：

糖尿病并發癥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局部藥物治療，降低感染和截肢風險；監測局部炎癥區域并實現針對性的治療，緩解慢性病患者的不適。

4、個性化醫療設備：

定制化醫療解決方案與物聯網集成：根據不同患者的創面類型、炎癥程度和愈合進程調整傳感器陣列和藥物釋放方案，實現個性化治療；結合無線傳輸和云平臺，將患者創面數據傳輸給醫生，方便遠程診斷和治療調整。

日前，相關論文以《具有大規模溫度傳感器陣列的柔性生物電子系統，用于監測和治療局部傷口炎癥》（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。

（來源：Proceedings of the National Academy of Sciences）

未來課題組的研究將重點擴展藥物輸送能力、優化系統集成與小型化設計，并結合人工智能技術提升 IMT 系統的智能化水平。

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，通過多層釋藥機制實現分階段治療，同時利用納米技術增強藥物的穩定性和釋放可控性，以滿足不同創面類型的治療需求。

在系統集成與小型化方面，將進一步縮減設備尺寸，通過柔性電子技術開發貼片或紗布形態的可穿戴版本，并優化無線通信與能源管理，使設備輕便化、便捷化，實現實時數據傳輸和遠程控制。

與此同時，基于大規模數據采集與分析，研究將利用人工智能技術構建智能預測模型，動態調整治療參數，優化個性化治療方案，并通過云端平臺實現遠程監測與管理。

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，為先進炎癥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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