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Advanced Fiber Materials:智能三层电子敷料,用于智能伤口渗液管理与愈合治疗
2025/12/11 17:01:27 admin

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有效管理伤口渗出液对于减轻炎症和促进湿润伤口愈合至关重要。然而,实现高效、动态且可控的渗出物调节仍是一项重大挑战。近期,浙江理工大学吴金丹教授开发了一种三层结构的电热液体门控电子敷料(ETGD),旨在智能调控伤口渗液并促进慢性创面愈合。其核心结构包括银纳米线(Ag NWs)电热/监测层、温敏棉织物(CTP)门控层和疏水聚氨酯(PU)纳米纤维层,通过 Ag NWs 的焦耳热效应触发 CTP 层润湿性从疏水到亲水的动态转变,与 PU 层形成 Janus 界面,实现渗液从 PU 层向 Ag NWs 层的单向可控传输,且渗液清除量可通过电刺激时长精准调节。


该敷料具备多重优势:对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达 98.7%±0.5% 和 99.9%±0.1%,能显著降低感染风险;Ag NWs 层可实时监测伤口温度;在糖尿病小鼠模型中,经电刺激的 ETGD 处理组创面愈合接近完全,早期新生血管密度提升 31 倍,12 天胶原沉积增加 157.7%。体外实验证实其良好的细胞相容性和血液相容性,体内安全性评估未发现主要器官损伤。


该智能敷料通过集成定向渗液调控、抗菌功能和实时监测,为慢性创面(如糖尿病创面)的湿润环境维持和修复提供了新策略,有望成为下一代先进创面治疗平台,未来可结合智能手机温控实现个性化治疗。相关研究内容以“Hierarchically Designed Electrothermal Liquid Gating E-Dressing for Intelligent Wound Exudate Management and Healing Therapy”为题目,发表在期刊《Advanced Fiber Materials》上。


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图 1 示意图:a)电热液体门控敷料(ETGD)的制备流程;b)无线电热激活按需引流伤口渗液的工作原理。


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图 2 温敏棉织物(CTP)的表征及温敏特性。


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图 3 a)电热液体门控敷料(ETGD)的结构示意图;b)SEM图像:(i)聚氨酯(PU)纳米纤维、(ii)温敏棉织物(CTP)、(iii)银纳米线(Ag NWs)层、(iv)ETGD 的横截面;c)横截面元素分布图:(i)碳(C)、(ii)氧(O)、(iii)氮(N)、(iv)银(Ag);d)ETGD 各层的FTIR)图;e)ETGD 的 XPS全谱扫描图;f)不同Ag NWs含量下 ETGD 的电导率(n=3);g)1.5 V 电压下不同Ag NWs含量的温度变化曲线;h)Ag NWs含量为 2.0 mg/cm² 时,ETGD 在不同电压下的温度响应特性;i)ETGD 断电状态与通电状态的红外热成像图;j)ETGD 的电热循环稳定性。


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图 4 电热液体门控敷料(ETGD)的润湿性及传输特性。


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图 5 细胞相容性与抗菌性能。


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图 6 糖尿病创面愈合评估。


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图 7 创面愈合的组织学及免疫组织化学分析。


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图 8 体内生物相容性评估。


结论:

该研究研发了一种由聚氨酯(PU)纳米纤维层、温敏棉织物(CTP)层和银纳米线(Ag NWs)组成的电子敷料(ETGD),用于可控性伤口渗液管理。该敷料利用银纳米线的焦耳热效应,在电刺激下可实现液体从疏水 PU 层向亲水银纳米线层的自发传输。这一机制能够快速清除过量渗液,避免皮肤浸渍,并维持最佳湿润微环境,从而促进伤口修复。此外,ETGD 可刺激血管生成和胶原沉积,显著加速糖尿病创面愈合。


与被动式 Janus 敷料不同,本设计将定向引流与电热响应控制相结合,实现了可编程的液体管理。凭借其可控的液体门控功能、抗菌性能及可规模化的纺织基制备工艺,该平台为慢性创面护理提供了极具前景的下一代解决方案。这些研究结果彰显了其强大的临床应用潜力,凸显了湿度调控在伤口修复中的关键作用,并为智能创面管理开辟了新范式。未来,若与基于智能手机的温控系统相结合,有望进一步实现实时监测与个性化治疗优化。

原文链接:https://doi.org/10.1007/s42765-025-00642-6


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