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目前的皮肤传感器或伤口敷料无法应对现实场景中遇到的复杂性和挑战，缺乏足够的能力促进伤口修复。对于复杂的慢性伤口，早期诊断、实时监测和主动调节药物输送以及时进行综合治疗的方法的进步至关重要。
2024年9月14日，西北大学范代娣通讯在Advanced Science 在线发表题为“Nanocomposite Hydrogel for Real-Time Wound Status Monitoring and Comprehensive Treatment”的研究论文。该研究中，设计了一种纳米复合水凝胶用于实时监测伤口状况和综合治疗。
单宁和含有基质金属蛋白酶-9基因siRNA干扰的siRNA自组装构建可降解纳米凝胶，并用牛血清白蛋白进行修饰。纳米凝胶和pH指示剂被封装在用降冰片烯二酐修饰的裸藻淀粉合成的双交联水凝胶中。由于硼酸盐键合，水凝胶表现出优异的形状适应性，并且点击聚合反应导致水凝胶快速原位固化。该系统不仅能监测伤口愈合过程中pH值、温度、伤口渗出液变化及蠕动情况，还具有止血、抗菌、抗炎、抗氧化、调节巨噬细胞极化、促进血管组织再生等作用，是一种将病理参数监测与综合治疗相结合的治疗方法，有望解决糖尿病慢性伤口及感染性伤口的临床问题和挑战，具有广阔的应用前景。
慢性伤口和随之而来的伤口感染带来了巨大的医疗挑战，包括组织损伤、器官功能障碍和败血症，从而对患者的生活产生了深远的影响。因此，及时监测和管理感染伤口对于临床护理至关重要。近年来，柔性电子器件在各种可穿戴医疗系统的开发中引起了广泛关注，用于检测生理和生化参数，为慢性和感染性伤口等疾病的监测和管理提供了独特的解决方案。近年来，随着能够响应各种外部刺激的智能材料的进步，大量智能伤口敷料已被广泛研究和开发用于可穿戴伤口管理。例如，刘庆军等人设计了能够同时检测伤口温度、pH 值和尿酸水平的智能敷料，敷料中嵌入了药物输送电极，可通过电子控制的抗生素释放按需治疗感染。Lei Zhang 等人设计了皮肤传感器，能够持续实时监测多个参数（温度、应变和葡萄糖浓度）。Lie Ma 等人配制了用于实时伤口温度监测的皮肤敷料，通过原位紫外线照射从水凝胶中释放抗生素，促进早期感染诊断和按需感染治疗。然而，这些进步中的许多仅限于传感器集成，未能充分解决实际应用中遇到的挑战，并且表现出伤口修复能力不足。当皮肤的完整性受到损害时，伤口很容易受到致病细菌的感染，尤其是糖尿病伤口。细菌感染会导致组织坏死，引发基质金属蛋白酶和毒素的持续产生，最终导致长期炎症和伤口愈合受阻。伤口愈合的第二阶段涉及炎症，其特点是促炎巨噬细胞表达增强，ROS 水平升高，加剧局部炎症并阻碍血管生成。伤口愈合的第三阶段称为增殖期，涉及细胞迁移到伤口部位和新血管形成过程。营养物质通过血管输送到受损区域，促进修复过程。伤口愈合过程中微环境的复杂性对治疗方式提出了严格的要求。然而，现有的方法要么集中在治疗效果有限的单个阶段，要么缺乏自主适应伤口微环境复杂性的能力。因此，开发能够早期诊断、实时监测和主动药物输送控制的方法以便及时全面治疗对于治疗复杂的慢性伤口至关重要。纳米复合水凝胶的概念化，用于实时监测伤口状况和整体愈合。（图源自Advanced Science ）针对上述需求，本研究开发了一种用于实时监测伤口状态和综合治疗的纳米复合水凝胶，能够监测伤口pH值、温度、渗出液变化和流动性，动态调节伤口愈合过程中的微环境，促进感染伤口的恢复（方案1）。通过单宁与负载MMP-9基因干扰siRNA的siRNA自组装，合成了可降解纳米凝胶。采用牛血清白蛋白（BSA）涂层增强纳米凝胶的稳定性和生物相容性。将纳米凝胶与pH指示剂溴百里酚蓝一起封装在用降冰片烯二酐改性裸藻淀粉（N-P）聚合的双交联水凝胶中。柔性交联网络的初始层由硼酸盐键合形成，使水凝胶处于溶胶和凝胶之间的状态，使载有纳米凝胶的水凝胶前体能够注射到伤口表面，实现完全粘附。随后，利用点击聚合反应使 N-P 在光照条件下在交联剂存在下原位固化，快速形成第二交联，作为止血屏障，促进水凝胶粘附到伤口表面。该系统可以实现以下功能：1) 伤口监测——溴百里酚蓝的颜色变化表示伤口 pH 值的变化，而硼砂赋予水凝胶离子电导率，用于监测渗出液量和伤口温度变化。2) 促进慢性伤口修复——原位固化的第二层交联可作为密封和止血剂。纳米凝胶中的硼砂和 TA 使水凝胶具有强大的抗菌性能。纳米凝胶释放的 siRNA 可以减弱伤口中 MMP-9 的表达。TA 和裸藻淀粉可以协同作用，发挥抗炎和抗氧化作用，促进巨噬细胞极化和组织再生。此外，裸藻淀粉促进 VEGF 表达和血管化。总之，本研究提出的平台为开发更先进的可穿戴医疗系统奠定了基础，用于监测其他病理参数并促进综合治疗，从而有望应用于生物医学领域。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202405924![]()
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