Nature commun：卢敏课题组开发用于感染性慢性创面家庭管理的可穿戴智能型光疗设备
学术
2024-11-05 22:43
广东
随着全球人口老龄化及糖尿病、肥胖等全身性疾病高发，糖尿病足溃疡、静脉性溃疡和压疮等慢性不愈合创面的发病率陡增，不仅严重影响患者生活质量，增加经济负担，也给医疗系统带来巨大的压力。慢性创面由于其病因复杂，患者伤口自身异质性大，并且往往存在病原微生物、生物膜和促炎性细菌毒素等影响，给诊疗带来极大挑战。上海交通大学医学院附属瑞金医院伤骨科研究所卢敏研究员课题组围绕临床微生物感染性疾病问题，利用“光子医学”和“生物材料”等手段，开发全新抗菌策略，取得了一系列成果：首次提出并利用“细菌特异性蓝光光化学级联反应机制”解决多重耐药细菌造成的皮肤创面感染问题（Sci Transl Med，2021），发现百里香酚作为新颖光敏剂前体用于治疗“超级细菌”造成的皮肤创面感染（Commun Biol，2021），借助405 nm蓝光脱毒辐照对苯醌协同治疗MDR大肠杆菌小鼠皮肤烧伤感染（J Photoch Photobio B，2022），使用蓝光联合中草药基温敏抗菌水凝胶高效治疗感染性糖尿病创（Adv
Healthc Mater，2024）,系统性提出光化学靶向策略精准治疗多重耐药菌感染问题（ACS Nano，2024）。然而，目前临床所使用的光疗设备不仅体积庞大、造价高昂，而且治疗过度依赖于专业操作人员，要求患者频繁前往医院接受光疗，便利性差、成本高，限制了光疗的全面推广。近日，卢敏研究员课题组在Nature
Communications上发表了题为：A wearable and stretchable
dual-wavelength LED device for home care of chronic infected wounds的文章，开发了可用于感染性慢性创面家庭管理的可穿戴智能型光疗设备，具有巨大运用潜力。该可穿戴LED设备由柔性LED贴片及与其配套的控制模块构成。LED贴片采用多层结构，具有出色的柔性、可拉伸性和安全性，可贴合人体轮廓，保证光照均匀性；贴片中嵌入了红色和蓝色LED（r&bLED），可通过蓝光介导的 PDT和红光介导的PBM消除微生物感染，并有效促进伤口愈合。该贴片由大小类似于AirPods充电盒的智能系统控制，配备的锂电池可供贴片连续使用长达2~3小时。该贴片专为在家安全、舒适地使用而设计，集成的预警系统可在皮肤温度超过42 ℃时自动断开贴片电路，从而确保治疗安全。此外，用户可通过智能手机应用程序连接智能控制系统，实时监控和调整治疗参数，包括光照的功率密度和持续时间。为增强r&bLED贴片的疗效，生物相容性优异的可喷涂纤维蛋白凝胶（F-gel）中加入了仅在蓝光照射下激发的光敏剂百里香醌（TQ）和与红光协同提高线粒体功能的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），该凝胶可在创面形成保护薄膜。将 F-gel喷涂于创面内，与r&bLED 贴片联合治疗，在大大缩短照射时间的情况下实现了抗感染和加速伤口愈合的双重功能。体外研究证实该可穿戴LED设备联合F-gel优异的抗菌能力，以及对巨噬细胞、内皮细胞的线粒体功能的改善作用，提高细胞能量代谢水平，从而促进巨噬细胞M2极化和促进血管生成，并在糖尿病小鼠及小型巴马猪感染性创面中证实联合治疗具备优异的消除微生物感染及促进创面愈合的能力。该装置提供了一种革命性的居家慢性创面光学治疗方法，有望为慢性创面患者提供新的治疗模式。上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科博士生李明、瑞金医院王晨曦博士生是文章的共同第一作者。瑞金医院/上海市伤骨科研究所卢敏研究员、海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科姚敏教授、哈佛大学麻省总院Wellman光医学中心的吴美雄教授是文章的共同通讯作者。
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