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深圳大學(xué)張學(xué)記、許太林團隊 AFM：機器學(xué)習(xí)輔助的多功能微針傳感貼片實現(xiàn)傷口pH值實時監(jiān)測
2024-02-04  來源：高分子科技

  皮膚作為人體最大的器官，與個人的健康息息相關(guān)。延遲診斷、治療皮膚感染會導(dǎo)致傷口不愈合和敗血癥等并發(fā)癥。因此，傷口感染的早期識別和傷口不愈合的及時治療仍是一項需要持續(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隊開發(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)。基于MOF-姜黃素水凝膠的微針針尖可實現(xiàn)快速自消毒并促進傷口愈合。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，以實現(xiàn)對傷口pH值的實時監(jiān)測。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)測準(zhǔn)確性，可用于傷口液體pH值的定量分析。這種機器學(xué)習(xí)算法輔助微針傳感貼片為先進的傷口管理和即時診斷提供了靈活可靠的檢測策略。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，以解決傷口管理問題，這促進了MOF水凝膠的設(shè)計和優(yōu)化，并為疾病診斷和個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 具有類似氧化酶和過氧化物酶的特性，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 體外測試。基于MOF-姜黃素的微針貼片能抑制金黃色葡萄球菌的生長，并對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。該微針傳感貼片對于傷口液中不同pH值具有較好的熒光響應(yīng)。所開發(fā)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以可靠地用于預(yù)測未知的 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精度和分析性能。 


圖4 體內(nèi)傷口愈合測試和 pH 值監(jiān)測。活體皮損傳感實驗和組織學(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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