用于智能手机控制糖尿病伤口管理的多功能生物凝胶集成无线电子创可贴

《Journal of Nanobiotechnology》：Multifunctional biogel-integrated wireless e-bandage for smartphone-controlled diabetic wound management

　　

摘要

慢性糖尿病伤口是糖尿病最顽固的临床并发症之一，由持续性炎症、微生物定植、氧化应激和血管生成受损等因素共同导致。传统的伤口护理策略往往难以同时解决这些相互关联的病理障碍，导致愈合延迟和高发复发感染。在此，我们报道了一种智能手机集成的可穿戴电子绷带，其整合了多功能导电生物凝胶（ZnG-BG），用于加速糖尿病伤口修复。ZnG-BG采用Prosopis juliflora胶、壳聚糖、明胶和生物封端氧化锌纳米粒子制备而成，形成具有热响应性、粘附性（42.2 kPa）、柔韧性以及导电性（0.005–0.035 S/cm）的界面，能够实现与皮肤的紧密接触和稳定的信号传输。此外，ZnG-BG表现出广谱的抗菌、抗氧化和免疫调节活性，而其与电刺激（ES）结合后，进一步增强了细菌杀灭和生物膜破坏能力。细胞研究表明，该体系降低了细胞内氧化应激并调节巨噬细胞炎症反应，为组织修复营造了有利的微环境。在体外实验中，ES + ZnG-BG促进了成纤维细胞迁移，同时保持良好的细胞相容性。可穿戴电子绷带输出单相矩形脉冲（35 V，100 Hz，脉冲宽度100 μs，占空比1%），而ZnG-BG界面降低了组织-电极阻抗，促进了电耦合。在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠模型中，ES + ZnG-BG在14天内实现了99.4 ± 0.5%的伤口闭合，效果优于单一治疗。组织学和分子分析显示，组织再生和胶原组织改善，同时促炎信号（TNF-α、IL-6）减弱，伤口环境向促再生状态（IL-10、TGF-β）转变。全身生物安全性评估进一步表明，血液学和生化参数以及主要器官组织学均未检测到与处理相关的异常。通过将可穿戴生物电子器件与多功能ZnG-BG界面无缝整合，本研究提出了一种微创、可调节的治疗平台，对慢性糖尿病伤口管理具有重要的转化应用价值。

图形摘要