皮肤伤口影响着全球数百万患者，并造成巨大的经济负担(1), (2), (3), (4), (5), (6)。细菌感染是伤口再生的主要障碍。尽管局部和全身抗生素广泛用于临床抗感染治疗，但过度使用会诱导细菌耐药性，阻碍感染控制并威胁患者安全(7), (8)。包括纱布、水凝胶、藻酸盐和载银敷料在内的传统敷料可以吸收渗出液并维持湿润的伤口微环境。然而，它们仅充当被动屏障，缺乏监测伤口微环境和实施动态响应行为的能力(9), (10), (11)。为了克服这些局限性，能够根据不断变化的伤口状况动态调整治疗的先进伤口敷料引起了越来越多的关注。伤口渗出液含有多种生物标志物，包括葡萄糖、乳酸和 pH 值，它们提供了与组织修复、炎症和感染状态相关的互补信息(12), (13), (14), (15)。可穿戴电化学传感器可以将这些生化变化转换为定量电信号。然而，伤口渗出液复杂的动态成分给生物传感器带来了严峻挑战，特别是关于稳定性、选择性和体内可靠性(13), (16), (17)。除了准确的原位传感外，安全有效的治疗仍然是伤口护理中未满足的临床需求。传统抗生素输送的特点是剂量不可控且释放不持续，这会促进耐药性(8), (18)。作为一种有效的辅助疗法，电刺激已被证实能促进全面的伤口再生(19), (20)，但它无法独立消除感染风险。
在这些临床需求的推动下，柔性可穿戴生物电子伤口敷料迅速发展。据报道，几种基于弹性体基底的平面集成平台支持生物标志物追踪、局部药物输送和伤口电刺激(14), (21), (22), (23)。尽管如此，将多个功能单元集成到一个平面基底中本质上限制了性能的可扩展性、空间利用率和功能多样性。此外，大多数基于聚合物薄膜的电子敷料透气性差且皮肤粘附力弱，需要辅助固定胶带，这会诱导伤口周围皮肤浸渍和局部缺氧，降低长期佩戴舒适度。另一个关键瓶颈在于用于原位生物标志物追踪的连续定量渗出液收集。大多数现有设计依赖于预定义的微通道将渗出液传输到传感区域(16), (24), (25)。然而，此类结构容易发生通道堵塞且制造工艺繁琐(26), (27)。理想情况下，高性能伤口敷料应维持透气湿润的微环境，避免二次感染并清除多余渗出液。同时，它们有望实现原位传感、药物释放和治疗性刺激的紧凑集成(14), (18), (28)。在一种简单、机械顺应性好且临床可行的敷料中实现这种多功能集成面临巨大挑战。
为应对上述挑战，我们开发了一种基于三层 Janus 纤维膜的多功能可穿戴生物电子敷料，垂直集成了多路电化学传感、局部抗菌输送和低压电刺激。由于膜的梯度润湿性，伤口渗出液实现了跨敷料的单向向上传输。这种顺序流体传输触发了药物释放和多路生物标志物追踪。结合局部抗生素输送和电刺激治疗有效地加速了伤口闭合。原位生物标志物追踪允许及时评估伤口感染、代谢和炎症，以支持个性化伤口护理。这种结构设计实现了紧凑的多功能集成、更高的空间利用率和良好的可扩展性，克服了传统单层平面电子敷料的缺点。此外，该敷料具有灵活性、可拉伸性、透气性、生物相容性和固有的自粘特性。感染大鼠模型的系统体内测试证实，该集成平台能够启用原位生物标志物追踪，加速伤口再生，并减轻伤口感染和炎症。总体而言，这种多功能生物电子敷料为同时伤口传感和治疗提供了一种有前景的一体化策略，促进了伤口护理和再生医学的创新。
