智能温控电刺激纤维敷料:基于热电效应(TGC)的伤口监测与愈合加速系统

时间:2025年7月15日
来源:Nature Biomedical Engineering

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为解决传统智能敷料依赖外部电源且临床适用性受限的难题,研究人员开发了一种基于热电效应(TGC)的创新敷料。该敷料通过Fe2+/Fe3+交联海藻酸盐纳米纤维水凝胶,将伤口-敷料温差转化为电刺激,在猪模型实验中使14天愈合率提升20.6%,同时集成呼吸监测功能,为无线实时伤口管理提供新范式。

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这项突破性研究展示了一种革命性的纤维结构伤口敷料,巧妙利用热电电池(thermogalvanic cell, TGC)原理,将伤口与敷料间的自然温度差转化为治疗性电场。研究团队采用纳米纤维增强的Fe2+/Fe3+交联海藻酸盐水凝胶体系,不仅具备优异的生物相容性和抗菌性能,还能自发产生促进组织再生的外源电场。

这种智能敷料如同微型"温差发电机",其独特的纤维结构允许水蒸气透过,同时保持机械稳定性。在大型猪皮肤创伤模型中,TGC敷料组展现出惊人的愈合加速效果——第14天时愈合率较对照组提升20.6%,相当于将三周愈合周期缩短近5天。更令人振奋的是,研究团队成功整合了无线呼吸监测系统,使敷料能实时反馈伤口状态变化。

该技术突破性地解决了传统电刺激敷料需要外接电源的痛点,通过内源性生物能量转化机制,实现了真正"自供电"的智能伤口管理。这种将能量采集、治疗干预和生理监测三合一的设计理念,为未来开发新一代智能医疗设备提供了重要范式。

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