一种集压疮监测与治疗为一体的新型高耐压两性离子水凝胶仿皮肤传感器

压疮，也称褥疮，是全球性的健康问题，尤其是对于长期瘫痪在床及术后的老年人来说，压疮时常发生。一旦发生压疮，不仅会为患者带来极大的痛苦，甚至会发生感染危及生命，同时长期巨额的护理费也会为患者家庭带来较重的经济负担。早期压疮（1期和2期）由于未伤及真皮层，疮口还处于可逆期，若及时除去诱因、细心护理即可恢复。但由于早期的压疮症状不明显，往往难以被及时发现；而压疮发展成3-4期，真皮层已损伤，很难通过护理恢复。因此，在压疮可逆恢复的“黄金时期”及时发现与治疗至关重要，急需一种能够同时实现监测压疮创面情况并促进疮口愈合的家用智能敷料。

为解决上述问题，天津大学化工学院杨静副教授团队在国际知名期刊《Biosensors & Bioelectronics》（IF=12.545）上发表了题为“A Pressure-Resistant Zwitterionic Skin Sensor for Domestic Real-Time Monitoring and Pro-Healing of Pressure Injury“的研究论文。天津大学化工学院的博士研究生刘欣萌和田澍为论文的共同第一作者，杨静副教授为通讯作者。合作单位为滨州魏桥国科高等技术研究院，该研究得到了国家自然科学基金和天津自然科学基金的支持。   该工作设计了一种集压疮监测与治疗为一体的新型高耐压两性离子水凝胶（CH-OSNP）仿皮肤传感器，这种CH-OSNP仿皮肤传感器实现了实时监测压疮炎症、肿胀、化脓这三种指标，同时能够改善压疮创面的微环境、促进压疮愈合、达到预测压疮可逆恢复期（1期和2期）的同时遏制压疮不可逆期（3期和4期）的恶化的目的（图1）。  

图1 CH-OSNP皮肤传感器的设计与制备   该工作以两性离子（CBMA）和2-甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）为单体，设计合成多羟基硅氧烷纳米粒子（OSNPs）作为交联剂，制备形成CH-OSNP，如图1b。由于压疮独特的性质（由长期受压造成，具有大量渗出液)，该团队对CH-OSNP的吸收渗出液能力及耐压性能进行了评估，此水凝胶具有高溶胀（500%以上）及高耐压（应变压缩到99.81%后可回复到初始水平）性能，如图2。  

图2 CH-OSNP的物理性能   由于CH-OSNP皮肤传感器与皮肤直接接触，该团队对其生物相容性和抗污性能进行了评估，结果显示CH-OSNP具有与商业敷料Duoderm相似的细胞相容性、血液相容性及皮肤相容性，此外在抗蛋白粘附与抗细菌吸附方面具有优异的性质。  

图3 CH-OSNP的生物相容性与抗污染能力   针对压疮的特点，对体外模拟的压疮压力、温度和渗出液单个因素进行了实时的监测，此外，对于压疮复杂的环境，对多重信号进行了实时监测。  

图4 CH-OSNP皮肤传感器的多重刺激响应功能   为了评估CH-OSNP皮肤传感器的体内多信号监测与促愈合能力，研究人员建立了小鼠压疮模型，对小鼠压疮处炎症、肿胀及化脓情况进行了实时的监测，并实现了这三种信号实时监测并予以区分，同时，相对于商用敷料Duoderm，CH-OSNP仿皮肤传感器可通过促进上皮细胞迁移促进小鼠压疮愈合。   这项工作开发了一种新型仿皮肤传感器用于监测与治疗压疮，有利于对压疮患者的居家护理、帮助病人康复，尤其对感觉丧失或痴呆的压疮患者具有重要作用。  

图5 CH-OSNP皮肤传感器的体内压疮监测与愈合能力    

      论文链接： https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114528    

审核编辑 ：李倩