北理工課題組在可穿戴式柔性光療貼片設計取得進展
發布日期：2024-07-09 供稿：光電學院 攝影：光電學院
編輯：盛筠 審核：董立泉 閱讀次數：
近日，北京理工大學光電學院王涌天、楊健教授團隊成員丁賀副教授與北京理工大學醫學技術學院趙洪友副研究員合作，共同開發了一種用于傷口護理的無線光電貼片系統。通過將可生物降解微針與無線發光的多色LED結合，實現了對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》為題發表在Biosensors and Bioelectronics期刊上。
健康皮膚對于保護生物組織免受病原體、紫外線和其它外部威脅至關重要。然而，在遭受嚴重燒傷、創傷、外科手術或某些慢性疾病（如糖尿病）的侵害時，傷口的愈合能力會受到顯著影響。同時，細菌感染是傷口愈合中最常遇到的問題，其在傷口處的積累而引起的嚴重炎癥反應不僅顯著增加感染相關的并發癥，而且嚴重干擾傷口的自然修復機制。因此，抑制細菌生長對于促進傷口愈合至關重要，已成為面向組織修復研究和應用的關鍵環節。
圖1. (a、b) 由諧振線圈無線供能LED和可降解微針形成柔性光電貼片的示意圖和實物圖；(c)貼敷在自由移動老鼠背部進行無線光療；(d)治療感染銅綠假單胞菌皮膚傷口的菌落對比。
通過建立線圈供電的LED光源和含有光敏劑的可生物降解微針的集成方案，形成面向創傷性皮膚感染治療的可穿戴柔性光療貼片設計。該光療貼片借助內置諧振線圈，以13.56 MHz頻率從外部源進行磁共振耦合能量收集，形成無線供電的設計擺脫了對電池的依賴，極大地提高了設備的輕便性。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，為傷口提供持續且穩定的光照治療。光療貼片的微針（MNs）由聚乙烯醇（PVA）和透明質酸（HA）可生物降解復合材料制成，不僅實現光敏劑5-氨基酮戊酸（5-ALA）的可控藥物釋放，還可以作為光波導將可見光高效傳輸至深層皮膚。最后，借助皮膚傷口細菌感染的小鼠動物模型，在活體動物層面進行了光動力抗感染治療和光療皮膚修復實驗，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計有望為皮膚創面治療提供低創、高效、便攜的治療方案，并為可穿戴式治療系統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光電學院碩士生薛釗和醫學技術學院碩士生侴雯馨，通訊作者為北京理工大學光電學院丁賀副教授、楊健教授和醫學技術學院趙洪友副研究員。該研究獲得了北京新星計劃、國家自然科學基金、國家重點研發計劃等項目支持。
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
分享到：