新型“智能绷带”有望彻底改变慢性伤口的治疗方法

来自南加州大学凯克医学院和加州理工学院(Caltech)的一组研究人员正在开发一系列尖端技术，以彻底改变伤口护理，包括智能绷带，可以自动感知和响应伤口内部变化的情况。他们已经在动物模型上测试了一种智能绷带，现在已经在《自然材料》杂志上发表了一篇关于该研究的综述，以及世界各地正在进行的其他尖端伤口监测和治疗工作。该审查还评估了将这些技术提供给患者的挑战和下一步措施，包括监管部门批准和商业化的前景。

　　

慢性伤口，包括糖尿病溃疡、手术伤口、压伤和其他问题，比许多人意识到的要致命。慢性伤口患者5年生存率在70%左右，低于乳腺癌、前列腺癌等严重疾病。治疗伤口也很昂贵，仅在美国每年就花费约280亿美元。

来自南加州大学凯克医学院和加州理工学院(Caltech)的一组研究人员正在开发一系列尖端技术，以彻底改变伤口护理，包括智能绷带，可以自动感知和响应伤口内部变化的情况。这些高科技敷料将提供关于愈合和潜在并发症(包括感染或异常炎症)的连续数据，并可以实时提供药物或其他治疗方法。

在美国国立卫生研究院的部分支持下，南加州大学-加州理工学院的团队在一项概念验证研究中开发并测试了一种智能绷带。他们现在已经在《Nature Materials》杂志上发表了对这项研究的评论，以及世界各地正在进行的其他尖端伤口监测和治疗工作。该审查还评估了将这些技术提供给患者的挑战和下一步措施，包括监管部门批准和商业化的前景。

“我们正在创造一种新型的‘网络皮肤’，它可以帮助这些伤口愈合，同时在此过程中测量和管理它们，”共同资深作者 David G. Armstrong博士说，他是凯克医学院的外科和神经外科教授，也是西南学术肢体抢救联盟(SALSA)的联合主任。“这篇论文结合了这些最新的见解，为伤口愈合领域指明了前进的道路，这样我们就可以迅速采取行动，帮助我们的病人康复。”

为了改进智能绷带技术，Armstrong和他的团队利用了材料科学、纳米技术、数字健康等领域的新突破。最近的其他变化，包括为伤口愈合研究提供更多资金，以及改善监管机构批准的途径，也为取得进展铺平了道路。

“我们一直在开发下一代智能绷带，它可以无线监测伤口液体中的关键代谢和炎症生物标志物，”加州理工学院医学工程助理教授、该论文的共同资深作者Wei Gao博士说。“展望未来，科学家、工程师和临床专家之间的跨学科合作——以患者为中心——将在更好的伤口护理结果中发挥关键作用。”

下一代智能敷料

急性伤口经历了典型的损伤、炎症和愈合过程，而慢性伤口更复杂，更难以预测。它们具有较高的感染风险，可能需要更长的时间才能愈合，并可能导致截肢或危及生命的并发症，如败血症。

一种潜在的治疗方法是新的智能绷带技术，它可以帮助甚至参与愈合过程。临床医生很快就会使用无线技术来检测炎症、感染或血液流动问题，而不是在病人的伤口上涂抹被动敷料，然后通过蓝牙提醒病人和医疗保健提供者，同时进行实时治疗。Armstrong和他的团队已经在动物模型上测试了这项新技术，并取得了可喜的结果。

他说:“这个闭环系统可以识别问题，自动诊断，并提供解决方案，所有这些都在患者和临床医生的监督下进行。”

智能绷带是用各种尖端材料制成的，包括生物电子材料，它可以通过向组织和细胞传递电刺激来帮助愈合。许多都含有先进的水凝胶，它们柔软、柔韧，能够根据pH值、温度或其他环境因素储存和释放药物。

下一代敷料还包含各种类型的传感器，可以检测伤口微环境的变化。电化学传感器可以测量蛋白质、抗体、营养物质和电解质的存在，而光学传感器可以监测温度、pH值和氧气水平。成像传感器，包括摄影、超声波和荧光成像，可以检测细菌感染，测量伤口的深度和体积，以跟踪愈合过程。

在他们对新技术的回顾中，研究人员指出了在智能绷带进入标准医疗实践之前需要注意的几个障碍。首先，许多医疗系统使用过时的伤口护理方法，例如在没有标准化标准的情况下对伤口进行视觉评估和分类(这可能导致不精确或不可靠的评估)。因此，集成智能绷带将需要对该领域当前的标准进行重大改革。

Armstrong说:“虽然这种敷料能在我们需要的时候帮助我们满足需求的想法对我们来说是有意义的，但它也必须对FDA的同事们有意义。”

获得美国食品和药物管理局(FDA)对智能绷带的监管批准也很复杂。美国食品和药物管理局在批准结合多种疗法的伤口护理产品方面提供了灵活性(例如，同时提供抗生素和电刺激)。但是获得特别批准需要研究人员收集大量的临床前和临床数据。这是南加州大学-加州理工学院研究团队的持续目标。

测量和处理伤口

一旦智能绷带收集到数据，就可以用机器学习工具对其进行处理和分析，无论是在医生办公室还是在远处，都可以进行快速有效的监控和护理。

Armstrong将这种新方法比作在心脏病的早期阶段检测高胆固醇，使他汀类药物治疗成为可能。

“令人惊讶的是，在伤口愈合方面，我们没有使用这些临时措施。他说:“我们所做的一切相当于对心脏病发作的人进行测量。开发这些临时伴随诊断方法至关重要。”

更及时的伤口护理不仅可以挽救生命，还可以提高许多患者的生活质量。大约一半的慢性伤口患者符合临床抑郁症的诊断标准，许多人在日常活动、疼痛和伤口护理方面面临严重挑战。

Armstrong说:“我们想让我们的病人在没有溃疡、不住院和活动丰富的日子里得到最大限度的改善。”

接下来，他和他的团队正在研究一种伤口护理的新方法，即利用超声波技术指导基因治疗的实施。其目的是刺激小腿肌肉的血管生长，这可能有助于降低腿部溃疡患者截肢的风险。

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