北理工課題組在可穿戴式柔性光療貼片設(shè)計取得進展
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,、楊健教授團隊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，共同開發(fā)了一種用于傷口護理的無線光電貼片系統(tǒng)。通過將可生物降解微針與無線發(fā)光的多色LED結(jié)合，實現(xiàn)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(fā)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(guān)重要,。然而,，在遭受嚴(yán)重?zé)齻?chuàng)傷,、外科手術(shù)或某些慢性疾?。ㄈ缣悄虿。┑那趾r,，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(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)機制,。因此，抑制細菌生長對于促進傷口愈合至關(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(chuàng)傷性皮膚感染治療的可穿戴柔性光療貼片設(shè)計,。該光療貼片借助內(nèi)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(shè)計擺脫了對電池的依賴,，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(fù)實驗，展示了柔性光療貼片的顯著治療效果,?；谌嵝怨獐熧N片設(shè)計有望為皮膚創(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劃,、國家自然科學(xué)基金,、國家重點研發(fā)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
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