北理工課題組在可穿戴式柔性光療貼片設(shè)計(jì)取得進(jìn)展
發(fā)布日期：2024-07-09 供稿：光電學(xué)院 攝影：光電學(xué)院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數(shù)：
近日，北京理工大學(xué)光電學(xué)院王涌天、楊健教授團(tuán)隊(duì)成員丁賀副教授與北京理工大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院趙洪友副研究員合作，共同開(kāi)發(fā)了一種用于傷口護(hù)理的無(wú)線(xiàn)光電貼片系統(tǒng)。通過(guò)將可生物降解微針與無(wú)線(xiàn)發(fā)光的多色LED結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傷口的殺菌和加速愈合。研究成果以《Battery-Free Optoelectronic Patch for Photodynamic and Light Therapies in Treating Bacteria-Infected Wounds》為題發(fā)表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。
健康皮膚對(duì)于保護(hù)生物組織免受病原體、紫外線(xiàn)和其它外部威脅至關(guān)重要。然而，在遭受?chē)?yán)重?zé)齻?、?chuàng)傷、外科手術(shù)或某些慢性疾?。ㄈ缣悄虿。┑那趾r(shí)，傷口的愈合能力會(huì)受到顯著影響。同時(shí)，細(xì)菌感染是傷口愈合中最常遇到的問(wèn)題，其在傷口處的積累而引起的嚴(yán)重炎癥反應(yīng)不僅顯著增加感染相關(guān)的并發(fā)癥，而且嚴(yán)重干擾傷口的自然修復(fù)機(jī)制。因此，抑制細(xì)菌生長(zhǎng)對(duì)于促進(jìn)傷口愈合至關(guān)重要，已成為面向組織修復(fù)研究和應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
圖1. (a、b) 由諧振線(xiàn)圈無(wú)線(xiàn)供能LED和可降解微針形成柔性光電貼片的示意圖和實(shí)物圖；(c)貼敷在自由移動(dòng)老鼠背部進(jìn)行無(wú)線(xiàn)光療；(d)治療感染銅綠假單胞菌皮膚傷口的菌落對(duì)比。
通過(guò)建立線(xiàn)圈供電的LED光源和含有光敏劑的可生物降解微針的集成方案，形成面向創(chuàng)傷性皮膚感染治療的可穿戴柔性光療貼片設(shè)計(jì)。該光療貼片借助內(nèi)置諧振線(xiàn)圈，以13.56 MHz頻率從外部源進(jìn)行磁共振耦合能量收集，形成無(wú)線(xiàn)供電的設(shè)計(jì)擺脫了對(duì)電池的依賴(lài)，極大地提高了設(shè)備的輕便性。光療貼片中陣列化的紫光和紅光微型LED芯片確保了光源的均勻分布，為傷口提供持續(xù)且穩(wěn)定的光照治療。光療貼片的微針（MNs）由聚乙烯醇（PVA）和透明質(zhì)酸（HA）可生物降解復(fù)合材料制成，不僅實(shí)現(xiàn)光敏劑5-氨基酮戊酸（5-ALA）的可控藥物釋放，還可以作為光波導(dǎo)將可見(jiàn)光高效傳輸至深層皮膚。最后，借助皮膚傷口細(xì)菌感染的小鼠動(dòng)物模型，在活體動(dòng)物層面進(jìn)行了光動(dòng)力抗感染治療和光療皮膚修復(fù)實(shí)驗(yàn)，展示了柔性光療貼片的顯著治療效果。基于柔性光療貼片設(shè)計(jì)有望為皮膚創(chuàng)面治療提供低創(chuàng)、高效、便攜的治療方案，并為可穿戴式治療系統(tǒng)的研制提供新思路和新方法。
本論文第一作者為北京理工大學(xué)光電學(xué)院碩士生薛釗和醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士生侴雯馨，通訊作者為北京理工大學(xué)光電學(xué)院丁賀副教授、楊健教授和醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院趙洪友副研究員。該研究獲得了北京新星計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。
論文信息：Zhao Xue#, Wenxin Chou#, Yixuan Xu, Ziyi Cheng, Xuechun Ren, Tianzhen Sun, Wenbin Tong, Yang Xie, Junyu Chen, Nuohan Zhang, Xing Sheng, Yongtian Wang, Hongyou Zhao*, Jian Yang*, He Ding*, Battery-free optoelectronic patch for photodynamic and light therapies in treating bacteria-infected wounds, Biosensors and Bioelectronics 261, 116467, 2024.
https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116467
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