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深圳大學(xué)張學(xué)記、許太林團(tuán)隊(duì) AFM：機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的多功能微針傳感貼片實(shí)現(xiàn)傷口pH值實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
2024-02-04  來(lái)源：高分子科技

  皮膚作為人體最大的器官，與個(gè)人的健康息息相關(guān)。延遲診斷、治療皮膚感染會(huì)導(dǎo)致傷口不愈合和敗血癥等并發(fā)癥。因此，傷口感染的早期識(shí)別和傷口不愈合的及時(shí)治療仍是一項(xiàng)需要持續(xù)管理的挑戰(zhàn)。


  最近，深圳大學(xué)張學(xué)記教授、許太林副教授研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種結(jié)合智能微針傳感的新策略，以抑制傷口感染并跟蹤傷口愈合狀態(tài)；MOF-姜黃素水凝膠的微針針尖可實(shí)現(xiàn)快速自消毒并促進(jìn)傷口愈合。此外，pH值敏感的熒光指示劑被集成到作為微針基底的PVA凝膠中，以實(shí)現(xiàn)對(duì)傷口pH值的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該微針貼片具有優(yōu)異的抗菌性能、可靠的熒光傳感能力和較高的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，可用于傷口液體pH值的定量分析。這種機(jī)器學(xué)習(xí)算法輔助微針傳感貼片為先進(jìn)的傷口管理和即時(shí)診斷提供了靈活可靠的檢測(cè)策略。該多功能微針傳感貼片建立了一種治療與傳感相結(jié)合的策略，以解決傷口管理問(wèn)題，這促進(jìn)了MOF水凝膠的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，并為疾病診斷和個(gè)性化健康管理提供了一條便捷的途徑。 


圖1 用于傷口管理的多功能微針傳感貼片示意圖。 


圖2 多功能微針貼片的表征。該微針貼片具有 11 × 11 的有序陣列。Bi-PCN-222 MOF材料的掃描電子顯微鏡（SEM）成像和透射電子顯微鏡（TEM）顯示出均勻的納米棒狀結(jié)構(gòu)。Bi-PCN-222 具有類(lèi)似氧化酶和過(guò)氧化物酶的特性，并且在 SilMA 水凝膠中可以穩(wěn)定存在。該微針貼片具有持續(xù)釋放藥物的特性。 


圖3 體外測(cè)試；贛OF-姜黃素的微針貼片能抑制金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)，并對(duì)金黃色葡萄球菌具有高的抗菌率。此外，該微針貼片具有良好的生物相容性。該微針傳感貼片對(duì)于傷口液中不同pH值具有較好的熒光響應(yīng)。所開(kāi)發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以可靠地用于預(yù)測(cè)未知的 pH 值。持續(xù)的訓(xùn)練和數(shù)據(jù)采集提高了熒光傳感器的檢測(cè)精度和分析性能。 


圖4 體內(nèi)傷口愈合測(cè)試和 pH 值監(jiān)測(cè)；铙w皮損傳感實(shí)驗(yàn)和組織學(xué)分析表明該多功能微針傳感貼片具有加速細(xì)菌感染傷口愈合和監(jiān)測(cè)傷口滲出液 pH 值的潛力。


  原文鏈接：

  Self-Sterilizing Microneedle Sensing Patches for Machine Learning-Enabled Wound pH Visual Monitoring

  Jingyu Xiao, Zhongzeng Zhou, Geng Zhong, Tailin Xu, Xueji Zhang 

  https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202315067

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