用于伤口液体管理和经皮药物输送的皮肤界面治疗贴片

本研究开发了一种整合伤口渗出液管理和经皮DNA多聚物（PDRN）递送系统的可穿戴皮肤贴片。通过微流控通道收集并保存富含愈合因子的渗出液，维持伤口湿润环境；利用生物衍生DNA聚合物PDRN的离子透皮技术实现高效大分子药物递送。体外和体内实验表明，该贴片显著加速细胞增殖、迁移及胶原沉积，减少炎症反应，伤口愈合时间缩短至8天。该设计克服了传统敷料依赖外部设备的局限性，为家庭伤口护理提供了便携解决方案。

　　
近年来，慢性伤口和非愈合性伤口的诊疗成为医学领域的重要课题。这类伤口由于糖尿病、感染或创伤等因素导致愈合困难，可能引发组织坏死、脓毒症等严重并发症。传统敷料主要起到物理保护作用，但存在更换频繁、透气性差等问题。针对上述痛点，本研究开发了一款集成伤口渗出液管理及经皮药物递送系统的智能贴片，为居家护理提供了创新解决方案。

### 一、技术痛点与解决方案
当前伤口护理面临两大核心挑战：其一，传统敷料无法有效利用富含生长因子的渗出液，导致局部微环境失衡；其二，大分子药物（如DNA聚合物PDRN）难以通过被动扩散穿透皮肤屏障。研究团队通过微流体技术与离子导入技术的创新融合，构建了双重功能治疗系统。

**渗出液管理模块**采用仿生微通道设计，通过3.7 kPa压力阈值的结构（图2a），既能有效捕获渗出液中的生长因子，又能通过可调节的微孔结构实现液量平衡。实验数据显示，集成水凝胶层的渗出液保存效率较传统模型提升375%（图2e），且具备昼夜温变适应能力，在25-35℃环境下保持90%以上湿度稳定性。

**药物递送系统**突破传统经皮给药局限，采用生物衍生DNA聚合物PDRN。通过优化电极间距（20 mm）和电压梯度（4-4.2 V），实现了分子量达10万道尔顿的PDRN高效递送（图3g）。对比实验表明，离子导入使药物渗透深度提升190%（从1.5 mm增至2.9 mm），递送速率达9.58 μg/min，是被动扩散的2567倍（图3h）。

### 二、创新性技术突破
1. **双通道协同机制**：微流体通道与离子导入模块形成空间分隔设计（图1a），避免直接电流刺激创面。实验证实该结构使皮肤刺激率降低至0.5%（图3b），同时实现两种治疗因子的同步作用。
2. **动态渗出液调控**：通过压力传感阀（图2b）与梯度水凝胶的组合，可智能调节渗出液流速。动物实验显示，该设计使慢性伤口渗出液中的TGF-β水平稳定在生理波动范围内（±15%）。
3. **柔性电子集成**：采用厚度仅60微米的3M医用胶（图1d），在保持对曲面（曲率半径2.5 mm）完美贴合的同时，成功集成0.5 mm厚柔性电路板。经万次弯折测试，电极与皮肤接触阻抗波动小于5%（图S17）。

### 三、临床转化价值验证
**体外实验**显示：
- 多能干细胞（HDK）增殖率提升372%（对照组100%）
- 成纤维细胞（HDF）迁移速度加快60%
- 创面 scratch试验显示72小时完全愈合（对照组开放面积达23.6%）

**体内实验**（SD大鼠4mm全层创面）关键数据：
- P/W组（联合治疗）愈合时间缩短至8天（对照组14天）
- 炎症细胞浸润量降低49%（H&E染色）
- 胶原沉积量达88.3%（Masson染色）
- 皮肤弹性模量恢复至正常值的92%（对比超声弹性成像）

### 四、安全性保障体系
1. **电流安全阈值**：采用国际通行的最大安全电流密度（MSCD）标准，经皮电流密度控制在-500 μA/cm2以下（实际工作值-250 μA）
2. **热管理机制**：电池温度波动<1℃，创面温度增幅<0.5%（红外热成像图3f）
3. **生物相容性验证**：通过溶血率（<0.1%）、细胞毒性（CCK-8法存活率>95%）等检测

### 五、应用前景与改进方向
该贴片已通过ISO 10993生物相容性测试，可安全用于糖尿病足溃疡等慢性伤口治疗。临床前数据显示其成本仅为传统负压治疗的1/5，更换周期延长至7天（图S17）。未来可拓展：
- 集成pH/温度传感器实现自我监测
- 添加紫外线屏蔽层（UV阻隔率>98%）
- 开发多通道系统处理复杂伤口渗出液

本研究为智能伤口护理设备开发提供了重要技术范式，其模块化设计可扩展至抗菌递送、伤口液成分分析等附加功能，有望成为基层医疗机构的标准化配置设备。