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智能手机控制的脉冲射频能量疗法:一种低成本柔性电子创可贴加速皮肤伤口愈合的新策略
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年02月16日 来源:npj Digital Medicine 12.4
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本研究针对传统脉冲射频能量(PRFE)治疗设备体积庞大、价格昂贵且治疗时间长的痛点,开发了一种由智能手机控制的超薄柔性PRFE电子创可贴。该装置通过近场通信(NFC)供电,可产生27.12 MHz临床级射频脉冲,在大鼠全层皮肤伤口模型中使伤口闭合率提升约20%,并促进再上皮化和血管生成。这项研究为家庭化、个性化的伤口护理提供了突破性解决方案。
皮肤伤口是日常生活中最常见的损伤之一,但传统创可贴仅能预防感染,对复杂环境下的伤口修复效果有限。虽然脉冲射频能量(PRFE)疗法已被证明能通过增强组织内源性电场促进愈合,但现有PRFE设备体积庞大(如ProVant治疗系统重达4535.9克)、价格昂贵(超2万美元),且需长时间治疗,严重限制临床普及。这些痛点呼唤一种便携、经济、患者友好的新型治疗方式。
南方科技大学的研究团队在《npj Digital Medicine》发表了一项创新研究,开发出全球首款智能手机控制的PRFE电子创可贴。这种厚度仅130μm的柔性装置由NFC频率倍增器(NFD)和射频能量辐射器(RER)构成,成本不足1美元,却能产生与临床设备相当的电场强度(表皮层达4000 V/m)。动物实验证实,该装置可使伤口闭合速度提升20%,并显著增加新生血管密度(CD31和α-SMA表达量P<0.001)。
研究采用三项核心技术:1)基于柔性印刷电路板(FPCB)的NFC能量采集系统,通过全桥整流将13.56 MHz信号倍频至27.12 MHz;2)COMSOL多物理场仿真优化电极设计,确保在10 mm工作距离内维持300 V/m治疗级电场;3)建立SD大鼠全层皮肤缺损模型,通过双盲对照实验评估疗效。
PRFE创可贴的结构设计

通过CST Studio仿真显示,在10 mm距离时|S11|参数达-57 dB,Q因子稳定在30左右。独特的双环电极设计使电场集中于伤口区域,FEA分析显示表皮电场强度达临床设备4倍(4000 vs 1000 V/m)。
两种治疗模式的特性

模式1(30 ms开/70 ms关)和模式2(60 ms开/40 ms关)均产生10 Hz脉冲。模式2因更长导通时间使功率密度提升24.2%,对应伤口闭合率差异达3.883 vs 3.127(P<0.05)。
动物实验结果
16天治疗显示,PRFE组表皮厚度达122±4μm,显著优于对照组75±2μm(P<0.001)。免疫荧光显示治疗组微血管密度增加43%,疤痕宽度减少38%。温度监测证实装置不会引起组织过热(ΔT<0.5°C)。
这项研究突破了传统PRFE设备的体积与成本限制,首次实现智能手机控制的精准伤口治疗。柔性设计通过1000次弯折测试(性能衰减<16%),防水特性支持24小时浸泡(场强变化<15%)。研究者特别指出,延长脉冲时间的模式2更适用于慢性伤口,而未来可集成温度传感器实现治疗监测。该技术为战场、野外等特殊环境下的伤口护理提供了全新范式,其日均1美元的治疗成本将使资源匮乏地区显著受益。
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