皮膚具有多種重要功能，包括抵抗外來微生物、體溫調節、新陳代謝和免疫等。皮膚感染可導致輕微的疾病甚至危及生命。尤其是傷口感染，是由致病菌（主要是金黃色葡萄球菌）侵入受傷組織引發的，可導致全身炎症反應。因此，對細菌引起的皮膚感染進行現場治療和早期檢測對於維護人類健康和安全至關重要。然而，臨床常用的醫療工具需要經常消毒和更換，缺乏快速的自抗菌特性。此外，傷口癒合是一個複雜的多步驟生物過程，會受到細菌感染或氧化應激等各種因素的影響。傳統的傷口監測方法耗時較長，而且需要複雜的儀器或熟練的操作人員。這些因素會使細菌感染傷口的管理複雜化，並延長癒合過程。因此，有效的傷口管理平臺對於減少炎症併發症和感染至關重要。基於微針的傷口管理平臺因其溶解性、區域性給藥、長期藥物釋放以及減少疼痛和組織損傷的能力，最近獲得了大量研究關注。基於微針的給藥平臺可以治療受細菌感染的傷口。然而，評估傷口癒合狀況仍然依賴於專業人員的經驗或大型醫療裝置。pH值可作為實時指標反映傷口癒合過程的變化，使患者更容易瞭解個人健康狀況。定期監測傷口pH值並相應調整傷口治療方法可以改善慢性傷口治療。因此，需要一種新型微針感測平臺來顯示治療中的傷口癒合狀態，這對於調整治療方案、簡化護理和減輕患者壓力至關重要。
最近，深圳大學張學記教授、許太林副教授研究團隊開發了一種結合智慧微針感測的新策略，以抑制傷口感染並跟蹤傷口癒合狀態。基於MOF-薑黃素水凝膠的微針針尖可實現快速自消毒並促進傷口癒合。此外，pH值敏感的熒光指示劑被整合到作為微針基底的PVA凝膠中，以實現對傷口pH值的實時監測。該微針貼片具有優異的抗菌效能、可靠的熒光感測能力和較高的預測準確性，可用於傷口液體pH值的定量分析。這種機器學習演算法輔助微針感測貼片為先進的傷口管理和即時診斷提供了靈活可靠的檢測策略。該多功能微針感測貼片建立了一種治療與感測相結合的策略，以解決傷口管理問題，這促進了MOF水凝膠的設計和最佳化，併為疾病診斷和個性化健康管理提供了一條便捷的途徑。
圖1 用於傷口管理的多功能微針感測貼片示意圖。
圖2 多功能微針貼片的表徵。
該微針貼片具有 11 × 11 的有序陣列。Bi-PCN-222 MOF材料的掃描電子顯微鏡（SEM）成像和透射電子顯微鏡（TEM）顯示出均勻的奈米棒狀結構。Bi-PCN-222 具有類似氧化酶和過氧化物酶的特性，並且在 SilMA 水凝膠中可以穩定存在。該微針貼片具有持續釋放藥物的特性。
圖3 體外測試。
基於MOF-薑黃素的微針貼片能抑制金黃色葡萄球菌的生長，並對金黃色葡萄球菌具有高的抗菌率。此外，該微針貼片具有良好的生物相容性。該微針感測貼片對於傷口液中不同pH值具有較好的熒光響應。所開發的神經網路可以可靠地用於預測未知的 pH 值。持續的訓練和資料採集提高了熒光感測器的檢測精度和分析效能。
圖4 體內傷口癒合測試和 pH 值監測。
活體皮損感測實驗和組織學分析表明該多功能微針感測貼片具有加速細菌感染傷口癒合和監測傷口滲出液 pH 值的潛力。
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315067
來源：高分子科學前沿
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