慢性伤口的复杂环境，以长期渗出和反复的细菌感染为特征，给伤口恢复带来了重大挑战。多功能伤口敷料的最新进展不足以提供全面、准确和舒适的治疗。为了解决这些问题，宁波诺丁汉大学李灏楠、刘子欣等人提出了一种新型无电池、多功能微流控Janus伤口敷料（MM-JWD），它能够有效管理伤口渗液、监测多种感染指标，并具备抗菌功能，旨在为慢性伤口治疗提供全面、准确和舒适的护理方案。相关研究以“Battery-Free and Multifunctional Microfluidic Janus Wound Dressing with Biofluid Management, Multi-Indicator Monitoring, and Antibacterial Properties”为题目，发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上。
本文要点：
1、开发了一种无电池、多功能微流控Janus伤口敷料（MM-JWD），其具有三大功能：渗出物管理、抗菌性和多指标创面感染监测。
2、MM-JWD采用柔软的PDMS基材，具有良好的灵活性和适应性，能够在皮肤变形下保持稳定的单向液体输送能力。
3、在MM-JWD中集成了监测pH、尿酸和温度的多重比色传感器，并结合智能手机应用程序实现了对创面状态的实时远程监测。
4、体内外实验证明了MM-JWD在渗出物管理、抗菌和创面促愈合方面的有效性，为慢性创面护理提供了新的解决方案。
5、总体而言，该研究为设计集多功能于一体的创面敷料提供了有价值的方法，对慢性创面护理的发展具有重要意义。
MM-JWD通过以下方式管理创面渗出：
1、单向流体传输：利用微流体Janus膜（MJM）的单向流体传输能力，使渗出物只能从伤口表面（疏水性表面）向吸收层（亲水性表面）传输，防止液体反流。
2、微流体结构设计：MJM上的微孔和微通道促进渗出物的定向流动，引导渗出物从伤口床通过微孔进入微通道，流向敷料的吸收区域。
3、吸收材料：敷料的亲水面下方集成了吸收棉，这种材料能有效吸收和储存渗出物，防止渗出物积聚和回流至伤口处。
4、长期稳定性：MJM表面涂覆的HACC和PVA不仅提供了抗菌效果，还增强了膜的亲水性，确保了长期连续的单向流体传输能力。
5、适应皮肤变形：MM-JWD具有良好的柔韧性和适应性，能够适应身体运动引起的皮肤伸展、弯曲和扭曲，保持稳定的渗出物管理能力。
6、透气性：MJM结构支持气体交换，有助于维持伤口环境的适当透气性，减少伤口浸渍和促进伤口愈合。
MM-JWD中的比色传感器是如何实现对伤口pH、尿酸和温度的准确检测的？
1、比色传感器设计：比色传感器由特定的化学物质组成，这些物质对pH、尿酸和温度的变化较为敏感，其颜色也会随之发生变化。
pH传感器：通常由酸碱指示剂如苯酚红和石蕊等组成，这些指示剂在不同pH值下呈现不同的颜色。
尿酸传感器：基于尿酸酶催化尿酸产生过氧化氢，再通过过氧化氢酶（HRP）催化色原物质发生反应，从而产生颜色变化。
温度传感器：使用热致变色材料，如含有结晶紫内酯（CVL）和双酚A（BPA）的混合物，这些材料在不同温度下会发生颜色变化。
2、颜色变化的定量分析：通过数字相机捕获传感器颜色变化的图像，使用图像处理软件（如Adobe Photoshop）提取图像的RGB值，并通过算法（如Matlab）分析颜色变化与生物标志物浓度之间的关系。
3、校正不同光照条件：开发了黑白色平衡算法（BWBA），通过黑白参考贴纸计算RGB系数，对图像像素的颜色进行校正，以消除不同光照条件下的影响。
4、线性关系的建立：通过实验测定不同pH值、尿酸浓度和温度下传感器的颜色变化，建立RGB值与这些生物标志物水平之间的线性关系，从而实现定量检测。
5、定制化智能手机软件：开发了专门的智能手机应用程序，集成了上述算法和线性关系，用户可以通过应用程序拍摄伤口敷料的照片，软件自动进行颜色校正和生物标志物水平的测量，提供伤口感染状态的诊断结果。
通过这些技术手段，MM-JWD能够实现对伤口pH、尿酸和温度的准确检测，为慢性伤口的监测和治疗提供科学依据。
图1.无电池多功能微流控Janus伤口敷料。
图2.HAP-MJM的制备与表征。
图3.温度传感器的制作与表征。
图4.pH和UA传感器的制作与表征。
图5.HAP-MJM的单向流体传输能力演示。
图6.比色传感器的感染检测。
图7.伤口愈合的动物实验。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acsami.4c09891
