唐志敏， 唐麗琴， 曾羽佳， 李 彥， 王 璐

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

傷口的延遲愈合會延長患者的痛苦和不適，影響患者的生活質(zhì)量，增加并發(fā)癥的風(fēng)險，加重醫(yī)療負(fù)擔(dān)。特別是慢性傷口(通常指2～4周后，傷口面積縮小少于20%～40%的傷口面積)已被廣泛認(rèn)為是一種無聲的流行病，影響著越來越多人的正常生活[1]。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，在美國大約有650萬人患有某種形式的慢性傷口，每年用于傷口感染治療的費用約為250億美元。同時，醫(yī)療保健費用的持續(xù)上漲，人口老齡化嚴(yán)重以及糖尿病等患者急劇增加，預(yù)計治療負(fù)擔(dān)將相應(yīng)急劇加重，對公共衛(wèi)生構(gòu)成了持續(xù)性重大威脅[2]。

傷口久治不愈往往與發(fā)生感染相關(guān)，臨床表現(xiàn)為紅斑、水腫、化膿、浮腫等。然而，在傷口感染初期，感染指征并不明顯，尤其是在敷料的覆蓋下鑒別困難?；颊咄ǔＶ挥性诔霈F(xiàn)嚴(yán)重癥狀，如黃色滲出液、傷口破裂、肉芽組織變色后，才會就醫(yī)進(jìn)行傷口干預(yù)，但此時往往因形成不可挽回的惡化性傷口環(huán)境而最終導(dǎo)致截肢、潰瘍癌變等健康威脅事件。因此，預(yù)防和及時診斷治療傷口感染、縮短治療時間是至關(guān)重要的。

常見的敷料分類如下：

(1) 傳統(tǒng)敷料。普通的紗布、脫脂棉、棉墊等均屬于傳統(tǒng)敷料。這些敷料通常聯(lián)合局部應(yīng)用抗生素等抑菌藥物達(dá)到抑菌效果，透氣、透濕性佳，但其易粘連傷口、不隔菌、易使傷口造成二次損傷。

(2) 天然生物敷料。①自體皮：排異反應(yīng)小，但對于大面積皮膚損傷的患者，因自體皮來源有限，而無法應(yīng)對臨床巨大的需求量。②同種異體皮：來源受限且保存條件苛刻，具有抗原性和占位性，易使患者感染病原體。③脫細(xì)胞真皮基質(zhì)：使用時需清除免疫排斥的抗原，透氣性優(yōu)異且效果好，但價格昂貴。④膠原類：具有弱抗原性和促凝血性質(zhì)，有利于組織修復(fù)。⑤藻酸鹽類：具有強大的液體吸收能力，可用于感染傷口，但會引起創(chuàng)面脫水和干燥，價格昂貴，力學(xué)強度低。

(3) 新型合成敷料。①薄膜類：透明易于觀察傷口，能保持創(chuàng)面濕潤，貼合性和透氣性好，但幾乎沒有吸收性能，不適于滲液過多的創(chuàng)面，適合燒燙傷小面積傷口的上皮形成期，常選用聚氨酯、尼龍6、聚乙烯等作為原料。②水膠體類：薄而透明，可以吸收滲液且黏附性強，不與創(chuàng)面粘連，可促進(jìn)自溶性清創(chuàng)，但易污染且需勤換藥，易卷邊導(dǎo)致傷口處疼痛，適用于淺表皮層損傷的止血或凝血階段。醫(yī)用水膠體敷料中使用的嵌段型共聚物熱塑性彈性體主要是苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物。③水凝膠類：柔軟、可維持創(chuàng)面濕性愈合環(huán)境，與創(chuàng)面不粘連，可促進(jìn)自溶性清創(chuàng)、抗菌，價格昂貴，適用于燒傷和壓瘡傷口。④泡沫類：透氣好、舒適、吸收性能高，但易導(dǎo)致傷口周圍皮膚浸漬且價格昂貴，適用于潰瘍傷口止血或炎癥階段。⑤靜電紡類：多孔結(jié)構(gòu)、可吸收滲液、防止與傷口發(fā)生粘連，可方便負(fù)載或吸附抗菌藥物并促進(jìn)愈合。此外，可對電紡膜進(jìn)行表面修飾或改性，減少藥物突釋，實現(xiàn)持續(xù)給藥。

在傷口發(fā)生感染時，能夠為并發(fā)癥提供關(guān)鍵警告的標(biāo)志物監(jiān)測將是下一代智能敷料發(fā)展面臨的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。通過監(jiān)測診斷，評估傷口微環(huán)境如溫濕度、pH值、酶等的變化，從而防御感染、縮短治療時間并減少治療成本。近幾年來集成傳統(tǒng)敷料特性開發(fā)出的具有實時監(jiān)測、早期診斷和隨需治療的新型傷口敷料成為了研究的熱點。

1 創(chuàng)面滲液酸堿度檢測

1.1 pH值與傷口感染間的關(guān)聯(lián)

正常的人體皮膚表面因代謝存留著尿酸、乳酸、氨基酸、游離脂肪酸等物質(zhì)而呈現(xiàn)出弱酸性(pH值為4.0～5.5)。皮膚屏障受損時，傷口部位滲出液的pH值會隨著炎癥反應(yīng)、膠原形成和血管生成等一系列病理變化而發(fā)生改變。

炎癥反應(yīng)階段，傷口局部組織血管收縮引發(fā)供血不足，進(jìn)而導(dǎo)致營養(yǎng)及氧氣缺乏。糖酵解導(dǎo)致乳酸及CO2增加，pH值降低。若傷口處存在感染，致病菌過度分解細(xì)胞外基質(zhì)并產(chǎn)生氨，從而使傷口呈堿性[3]，氧合血紅蛋白在堿性環(huán)境下釋放的氧氣減少，不利于愈合。未采取對應(yīng)的干預(yù)措施時，中性粒細(xì)胞會迅速聚集，釋放過量彈性蛋白酶，與傷口中壞死組織和失活組織作用，導(dǎo)致傷口處的代謝負(fù)荷增加，使得創(chuàng)面遷延不愈。酸性環(huán)境可使氧供應(yīng)增加，誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞增殖，有利于傷口愈合。臨床研究[4]表明，慢性傷口的pH值為7.15～8.90，該范圍是大多數(shù)病菌生長增殖的理想環(huán)境，如金黃色葡萄球菌適宜生存的pH值為7.0～7.5。因此，升高的pH值可被用作傷口發(fā)生感染的一個重要的指標(biāo)。傷口愈合階段急性和慢性傷口的pH值理想曲線如圖1所示。

圖1 傷口愈合階段急性和慢性傷口的pH值曲線[5]Fig.1 The pH proles of the healing stage of acute and chronic wounds[5]

1.2 pH響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

當(dāng)前，pH響應(yīng)式敷料的構(gòu)建主要圍繞比色響應(yīng)進(jìn)行設(shè)計，通過在傳統(tǒng)敷料中引入pH指示劑產(chǎn)生顏色變化感知傷口愈合環(huán)境。如Mohr等[6]和Schaude等[7]將生物相容性優(yōu)異的指示劑染料共價連接到棉纖維、非織造布等紡織基材上，進(jìn)而加工集成為醫(yī)用棉簽、繃帶、紗布等常規(guī)傳統(tǒng)敷料。隨pH值升高，敷料由綠色變?yōu)榧t色，產(chǎn)生類似“交通信號”的光學(xué)響應(yīng)。該類敷料價格低廉，無需儀器輔助，操作簡單，廣普大眾的接受度高。但與此同時，考慮到臨床使用中可能存在傷口滲液過少、過多或滲出液本身有顏色(血腥、化膿傷口等)干擾的情況，該類響應(yīng)敷料的臨床推廣研究還在持續(xù)推進(jìn)中。

Kassal等[8]將pH指示劑染料GJM-534通過共價鍵結(jié)合到纖維素顆粒上，然后嵌入聚氨酯基薄層作為pH指示傳感的敏感層，并將此敏感薄層澆鑄在常規(guī)繃帶上，形成一種可檢測傷口的智能繃帶。利用微型光電探頭與無線平臺連接，并使用射頻識別與外部讀取單元進(jìn)行通信，讀取傷口滲出液的pH值。無線智能繃帶的操作示意圖如圖2所示。這種響應(yīng)敷料價格較低，但易受離子、基質(zhì)材料等的影響[6， 9]，適用于一次性傳感敷料。類似地，Chen等[10]將裝有環(huán)丙沙星的發(fā)光多孔硅(CIP-LuPSi)顆粒包埋在聚氨酯和殼聚糖薄膜中作為智能繃帶，當(dāng)pH值和活性氧含量升高時，LuPSi的表面被氧化使紅色熒光降低，抗菌藥物CIP釋放，熒光變?yōu)樗{(lán)光，依靠肉眼或手機攝像頭即可識別感染。

圖2 無線智能繃帶的操作示意圖[8]Fig.2 Schematic showing operation of the wireless smart bandage[8]

水凝膠敷料表面光滑且生物相容性好，與創(chuàng)面接觸時能發(fā)生反復(fù)水合作用，吸收創(chuàng)面滲出的組織液。與此同時，水凝膠敷料具有一定的黏性和延展性，能與創(chuàng)面緊密貼合，從而減少感染的發(fā)生。Zhu等[11]研制了一種新型兩性離子聚羧基甜菜堿水凝膠敷料，以無毒性的苯酚紅染料為酸堿指示劑，利用光學(xué)傳感器，當(dāng)pH值升高即發(fā)生傷口感染時，水凝膠由無色逐漸變?yōu)榧t色，從而達(dá)到實時監(jiān)測傷口pH值以及較方便地預(yù)測傷口感染風(fēng)險的目的。與市售“DuoDerm”敷料相比，Zhu等[11]研制的敷料具有更好的促愈合功能，但存在測量不夠精確和染料易浸出的問題。

2 創(chuàng)面溫度檢測

2.1 溫度變化與傷口感染間的關(guān)聯(lián)

皮膚溫度受內(nèi)部生理因素和外部環(huán)境因素的影響，如環(huán)境溫度、表面水分、身體位置等。發(fā)生傷口感染時，人體的免疫反應(yīng)以及炎癥細(xì)胞因子誘導(dǎo)的血管舒張和組織新陳代謝增加，這都會導(dǎo)致溫度升高，而創(chuàng)面溫度接近正常體溫時，有利于細(xì)胞分裂。手術(shù)后第3天若溫度仍持續(xù)上升，可被認(rèn)為是傷口感染的標(biāo)志[12]。臨床上，通常將特定目標(biāo)部位和對稱的對側(cè)參考點之間的皮膚溫度差作為參考。根據(jù)經(jīng)過驗證的評估工具和臨床判斷，確定傷口是否發(fā)生感染[13-14]。

2.2 溫度響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

據(jù)報道，麻省理工學(xué)院機械工程系的Sun等[15]設(shè)計了一款與隱形眼鏡材質(zhì)(硅水凝膠)類似的彈性水凝膠敷料，將離子交聯(lián)的藻酸鹽和共價交聯(lián)的聚丙烯酰胺混合形成極易拉伸且堅韌的水凝膠網(wǎng)絡(luò)。在此基礎(chǔ)上，該研究團(tuán)隊為拓展其應(yīng)用，在該水凝膠敷料內(nèi)部嵌入可實現(xiàn)溫度響應(yīng)的電子裝置，在傷口保持濕潤的情況下實時監(jiān)測傷口的溫度。該款水凝膠敷料的主要特點是延展性極好，適用于膝蓋或手肘等動作幅度大的部位，此外還能儲藥和輸送藥物，實現(xiàn)按需治療，較符合可穿戴型傷口敷料的要求。Pang等[16]設(shè)計了具有雙層結(jié)構(gòu)的電子集成式傷口敷料，上層為柔性電子元件和溫度傳感器、紫外發(fā)光二極管，下層為紫外光響應(yīng)的抗菌水凝膠，使用這種敷料對傷口處病理性感染進(jìn)行早期預(yù)測，當(dāng)檢測到最高溫度為40 ℃且持續(xù)超過6 h(被認(rèn)為是感染)時，觸發(fā)熱響應(yīng)性載體釋放藥物，實時監(jiān)測、早期診斷和適度給藥。該裝置的原理示意圖如圖3所示，其具有良好的靈活性和兼容性、較高的監(jiān)測靈敏度和耐久性等優(yōu)勢。這種將水凝膠與溫濕度等傳感器結(jié)合，并根據(jù)實時需要定量輸送藥物的方式將是新一代智能傳感的發(fā)展方向。但因響應(yīng)元件使用壽命較短，大多只能用作一次性敷料。

(a) 結(jié)構(gòu)

(b) 工作原理

愛爾蘭廷德爾國家研究院、弗萊明醫(yī)療機構(gòu)及荷蘭霍爾斯特中心的研究團(tuán)隊研發(fā)了一款智能敷料，名為“DermaTrax”，以泡沫敷料為基材，在內(nèi)層結(jié)合輕薄、靈活的傳感器模塊，可以遠(yuǎn)程自動監(jiān)測傷口與敷料貼合處的溫度、濕度和pH值，可全面替代定期復(fù)檢、換藥等常規(guī)治療方法，極大地節(jié)省醫(yī)療成本并提高醫(yī)療效果。泡沫型敷料透水氣性能好，但滲液過多也會導(dǎo)致傷口浸漬?！癉ermaTrax”智能敷料的結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 “DermaTrax”智能敷料的結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Structure diagram of "DermaTrax" smart dressing

靜電紡類敷料具有多孔結(jié)構(gòu)，透氣性好，結(jié)合熱敏傳感器可較長時間檢測傷口溫度。Gong等[17]改進(jìn)并設(shè)計了一款可實時監(jiān)測溫度并按需釋放藥物的柔性透氣熱響應(yīng)性聚合物納米纖維敷料，其工作原理如圖5所示。該敷料具有導(dǎo)電圖案化的交聯(lián)電紡負(fù)載藥物的絲網(wǎng)印刷膜，電阻和溫度呈線性關(guān)系，可實現(xiàn)診療一體化，這種復(fù)合方式可以因傳感器的改變而實現(xiàn)不同檢測指標(biāo)的測量。同時，對敷料進(jìn)行柔性化、增加滲透性改進(jìn)，使用舒適感提升。

韓波[18]設(shè)計了一種新型的智能傳感敷料，以商用“Tegaderm”薄膜敷料為基材，設(shè)計了一款以CC2440型芯片為基礎(chǔ)的CPU控制模塊、溫濕度傳感器模塊、壓力模塊、藍(lán)牙模塊等單元的集成系統(tǒng)，初步實現(xiàn)了對創(chuàng)面溫度、濕度以及壓力等參數(shù)的監(jiān)測，通過藍(lán)牙與智能手機相連可實時顯示所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)，并可對創(chuàng)面數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能管理及長期保存，生物相容性好。對于以化學(xué)傳感器為傳感模塊的傷口敷料，在檢測代謝物上具有可靠、無創(chuàng)、小型化可移動且便宜的特點，可連續(xù)測量多個生化分析物，對復(fù)雜慢性傷口的檢測治療很有利。該敷料可改善創(chuàng)面的微環(huán)境，減少換藥頻率，使創(chuàng)面更快地愈合。

3 創(chuàng)面內(nèi)源性傷口生物標(biāo)記物檢測

3.1 內(nèi)源性傷口標(biāo)記物與傷口感染間的關(guān)聯(lián)

內(nèi)源性傷口標(biāo)志物是指人體受到病原體侵襲時，調(diào)動各種防御功能以消除病原體及其有毒產(chǎn)物，恢復(fù)身體的相對穩(wěn)定性，從而表達(dá)出的各類免疫物質(zhì)，包括尿酸、蛋白酶、調(diào)節(jié)因子、一氧化氮(NO)等。這些物質(zhì)是人體對抗外界微生物入侵的先天性免疫應(yīng)答反應(yīng)的產(chǎn)物，因而可以作為傷口感染早期的監(jiān)測指標(biāo)。

圖5 按需釋放藥物的柔性、透氣溫度傳感敷料示意圖[17]Fig.5 Schematic diagram of a flexible， breathable temperature sensing dressing that can releases drugs on demand[17]

3.2 尿酸響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

由機械作用或化學(xué)干擾而導(dǎo)致的細(xì)胞損傷會使得三磷酸腺苷(adenosine triphosphate， ATP)釋放到細(xì)胞外基質(zhì)中。ATP逐步分解為腺苷單磷酸、肌苷單磷酸、腺苷、肌苷和次黃嘌呤，并在組織中積累。黃嘌呤氧化酶將次黃嘌呤轉(zhuǎn)化為黃嘌呤，最終轉(zhuǎn)化為尿酸(uric acid， UA)，并釋放有毒的超氧化物自由基[19]，正常UA濃度為220～750 μmol/L。傷口內(nèi)尿酸鹽含量增加容易延長炎癥期，并使愈合過程停滯甚至向慢性傷口發(fā)展。

黃嘌呤氧化酶是人體中唯一一種可催化產(chǎn)生UA的生物酶，來自垂死細(xì)胞的尿酸鹽是“損傷相關(guān)”的分子觸發(fā)因子，可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞增殖和炎癥加劇，因此UA可作為監(jiān)測指標(biāo)。

對于檢測用敷料，通常將各種復(fù)雜的傳感集成系統(tǒng)與傳統(tǒng)繃帶結(jié)合，主要檢測傷口各項指標(biāo)，繃帶僅起到固定傳感器的作用。如Phair等[20]設(shè)計了一種以大氣壓等離子體處理的導(dǎo)電、低模量碳纖維編織物繃帶為基材，聚乙烯薄膜為傷口監(jiān)測的機械柔性和導(dǎo)電傳感材料，該材料在激光燒蝕后呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能得到改善，可以高效檢測傷口處的尿酸濃度。Kassal等[21]將尿酸酶和普魯士藍(lán)修飾的碳電極絲網(wǎng)印刷到商業(yè)繃帶上，利用尿酸酶分解尿酸后引起電化學(xué)信號變化的特點，開發(fā)了一種非接觸式無線連接的新型繃帶，用于檢測傷口滲出液的尿酸濃度。這種基于電化學(xué)的方法是使用最廣泛的一種測量生物代謝物的敷料，但測量時干擾因素較多，需要對生理代謝物做全面了解，避免因其他物質(zhì)的干擾而影響測量結(jié)果，因為此種敷料的使用壽命較短，需降低其成本。

3.3 NO響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

NO是細(xì)胞中最小的脂溶性信使分子之一，由一氧化氮合酶(NOS)催化L-精氨酸生成。外傷環(huán)境內(nèi)存在的NO可由各種皮膚細(xì)胞或炎癥細(xì)胞中誘導(dǎo)表達(dá)的NOS合成。NOS可保障外傷后皮膚正常的上皮生成。適量的NO可促進(jìn)細(xì)胞間信號傳遞、血管生成、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等的增殖和分化，調(diào)節(jié)基質(zhì)的沉積和重塑，形成創(chuàng)面膠原，增強組織力學(xué)強度[22]。NO釋放量可以反映傷口愈合狀態(tài)。正常皮膚的NO濃度為(0.27±0.07) μmol/L，低濃度(0.01～0.25 μmol/L)可刺激細(xì)胞分裂，而濃度高于0.5 μmol/L會促進(jìn)炎癥和細(xì)胞凋亡[23]。Shao等[24]開發(fā)了基于毛細(xì)管的微量等離子體系統(tǒng)，可調(diào)節(jié)血漿成分的微等離子，在低操作溫度下處理皮膚傷口，試驗結(jié)果表明，適度提高NO濃度可加快傷口愈合。

Muthuraj等[25]合成了一種新型的熒光素-吲哚和Cu2+探針的水凝膠敷料，研究發(fā)現(xiàn)，Cu2+的存在可更加靈敏高效地選擇性檢測NO，同時結(jié)合水凝膠敷料，可以使創(chuàng)面處于保濕的狀態(tài)，促進(jìn)傷口愈合，探針的存在使得感染可以被肉眼識別。但其熒光響應(yīng)具有一定的時間依賴性，對NO的測量只可達(dá)到半定量水平而存在一些誤差，因此仍需要做進(jìn)一步改進(jìn)。

4 創(chuàng)面細(xì)菌代謝物檢測

4.1 細(xì)菌代謝物與傷口感染間的關(guān)聯(lián)

大多數(shù)病原細(xì)菌會分泌毒力因子，如：黏附素可使細(xì)菌黏附到宿主組織上并形成生物膜，保護(hù)微生物的生長，使細(xì)胞能夠在不利的環(huán)境中生存并自我分散；透明質(zhì)酸酶、蛋白酶和脂肪酶等可以降解組織成分以允許深層組織滲透；α-溶血素和白細(xì)胞介素可以造孔；凝固酶能夠逃避或抑制宿主免疫系統(tǒng)的膜蛋白，進(jìn)一步造成組織損傷。細(xì)菌的嚴(yán)重定植是傷口感染并導(dǎo)致延遲愈合的重要原因，檢測傷口細(xì)菌代謝物可直接反映感染情況[26]。

4.2 細(xì)菌生物膜響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

近些年來，隨著對生物膜了解的不斷深入，研究人員發(fā)現(xiàn)生物膜的主要成分是細(xì)菌及其營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物形成的聚集體，可以為細(xì)菌特別是多重耐藥細(xì)菌的生存和繁殖提供物質(zhì)保證，因此細(xì)菌生物膜是一種重要的傷口感染標(biāo)志物。現(xiàn)有方法中多用接有凝集素的熒光染料標(biāo)記多糖或接有特異性序列的染料標(biāo)記蛋白質(zhì)來指示細(xì)胞外基質(zhì)聚合物的結(jié)構(gòu)及含量，或直接檢測細(xì)菌含量。

水凝膠敷料保水率高、吸濕性能好，其可很好地貼合傷口。據(jù)報道，對于慢性傷口而言，非滲透性敷料比滲透性敷料更容易使傷口形成酸性分泌物，而酸性分泌物在體外研究中顯示具有抑制細(xì)菌生長和促進(jìn)成纖維細(xì)胞生長的能力。因此，為了更好地治療慢性感染傷口，Thet等[27]將含有囊泡的熒光染料用瓊脂糖混合并分散在水凝膠基質(zhì)中，然后鋪在納米多孔聚碳酸酯膜上，當(dāng)細(xì)菌數(shù)量達(dá)到臨界設(shè)定閾值后，水凝膠薄層會產(chǎn)生黃色熒光。這種自動變色智能敷料可以讓患者和醫(yī)護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)傷口感染，并作為細(xì)菌嚴(yán)重定植的重要警示，是生物膜檢測的間接手段。He等[28]設(shè)計了對近紅外激光有很強的響應(yīng)能力的中空金銀納米殼水凝膠，利用近紅外的熱效應(yīng)，促進(jìn)血管擴(kuò)張和血液循環(huán)，從而促進(jìn)傷口愈合。將光熱效應(yīng)結(jié)合高靈敏、高分辨率的表面增強拉曼散射成像技術(shù)，可以實現(xiàn)多功能診療一體化。

4.3 細(xì)菌代謝酶響應(yīng)型敷料研究進(jìn)展

當(dāng)傷口感染時，多種細(xì)菌代謝酶促進(jìn)了組織的分解，延長了炎癥時間。對于酶的檢測，常使用抗原抗體的方法，其具有特異性強、高效的特點。Xu等[29]制備了電化學(xué)免疫傳感器，將載有萬古霉素的磺化透明質(zhì)酸封端劑的磁性介孔二氧化硅納米粒子與磁性玻璃碳電極結(jié)合，根據(jù)其特異性抗原抗體結(jié)合引起的電化學(xué)信號的變化檢測金黃色葡萄球菌的數(shù)量，當(dāng)細(xì)菌釋放透明質(zhì)酸酶并分解透明質(zhì)酸時釋放藥物。該傳感器特異性強，可以作為檢測細(xì)菌分泌酶的方法，但這種檢測方法是在體內(nèi)進(jìn)行的。

除了利用傳感集成系統(tǒng)外，還可以利用酶與光敏劑的作用對傷口感染作出響應(yīng)。Zhou等[30]使用色氨酸對天然光敏劑三聯(lián)噻吩醛進(jìn)行改性，使其水溶性增加的同時降低光毒性，并將改性光敏劑填充到囊泡中，最后將囊泡負(fù)載水凝膠上，當(dāng)發(fā)生細(xì)菌感染時，菌體所釋放的酶會使熒光團(tuán)裂解并釋放到水凝膠中，在紫外燈下水凝膠會發(fā)出藍(lán)色熒光。此水凝膠敷料對多重耐藥致病菌的實時檢測與治療有一定的指導(dǎo)意義。

5 創(chuàng)面揮發(fā)性有機物檢測

5.1 揮發(fā)性有機物與傷口感染間的關(guān)聯(lián)

細(xì)菌在傷口處代謝時會產(chǎn)生不同的揮發(fā)性化合物(如乙醇、乙酸、氨、丙酮、乙醛、2-丁酮和丁酸)，檢查傷口周圍的揮發(fā)性化合物濃度可以監(jiān)測傷口感染處細(xì)菌類型和生長階段。

5.2 揮發(fā)性有機物響應(yīng)型敷料的研究進(jìn)展

通過設(shè)計一系列的傳感器陣列，研究人員將人體健康皮膚表面與受傷傷口的響應(yīng)信號進(jìn)行對比并消除背景氣味，檢測細(xì)菌釋放的氣體。傳感器陣列作為氣體檢測中較優(yōu)異的檢測方法而被廣泛應(yīng)用。如Bailey等[31]將導(dǎo)電聚合物膜電化學(xué)沉積到基底上，并行使用金屬氧化物傳感器和導(dǎo)電聚合物傳感器的混合陣列系統(tǒng)，可有效監(jiān)測氨。基于電子鼻的傷口感染病原菌檢測方法，不需要復(fù)雜的樣本處理，可結(jié)合繃帶使用，具有無創(chuàng)、高效、實時診斷的特點。

對于多種揮發(fā)性有機物的測量，干擾因素較多，檢測困難，因此常使用電子鼻傳感器或借助儀器。如Allardyce等[32]用離子流管質(zhì)譜掃描識別樣品中存在的化合物，通過檢測多種細(xì)菌釋放在傷口周圍空氣中的揮發(fā)性有機氣體混合物，進(jìn)行傷口感染監(jiān)測與細(xì)菌鑒別。徐姍等[33]利用金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，采用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和獨立分量分析相結(jié)合進(jìn)行識別，可對多種氣體進(jìn)行檢測，準(zhǔn)確率高，適用于臨床細(xì)菌檢測，并可與敷料結(jié)合使用。這類多傳感系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，干擾因素較多，但仍有較大的發(fā)展空間。

6 結(jié) 語

大多數(shù)創(chuàng)傷患者在就醫(yī)前傷口已經(jīng)發(fā)生細(xì)菌嚴(yán)重定植，錯過了最佳治療時機，而醫(yī)療人員常依據(jù)一些局部特征進(jìn)行經(jīng)驗治療，治療效果有限。因此，對感染傷口實時診斷和按需治療的診療一體化敷料將很有市場，其可直觀地向患者或醫(yī)務(wù)人員提供反饋，促使傷口自主進(jìn)入愈合進(jìn)程或使并發(fā)癥最小化，減輕患者的身體不適與經(jīng)濟(jì)壓力。

從材料看，智能傳感敷料基材可為傳統(tǒng)敷料(繃帶等)、生物敷料(自體皮、同種異體皮、膠原類等)、新型合成敷料(水凝膠、泡沫等)。

從功能看，新型敷料追求個性化診療。舒適性方面，要求敷料柔軟、透氣性好；靈敏度方面，要求快速精準(zhǔn)監(jiān)測，避免各監(jiān)測指標(biāo)干擾；診療方面，要求將生物成分、理化檢測器、敷料及遠(yuǎn)程監(jiān)控終端結(jié)合起來，實現(xiàn)實時監(jiān)控、早期診斷和按需治療的多重功能。

從現(xiàn)有產(chǎn)品看，高端可穿戴電子設(shè)備力求與生物傳感器結(jié)合，可同時檢測傷口多重指標(biāo)。目前，設(shè)備小型化、皮膚刺激最小化和測量高效便捷化的可穿戴設(shè)備較少，亟待解決傳感器靈敏度、產(chǎn)品穩(wěn)定性、成本和使用舒適性等問題，屬于該研究領(lǐng)域的熱點和難點，因此開發(fā)智能可穿戴式敷料具有廣闊的前景。