文｜觀察未來(lái)科技

不是所有傷口都能夠快速愈合。比如，糖尿病會(huì)干擾傷口愈合過(guò)程，減緩傷口愈合速度，這可能會(huì)導(dǎo)致感染和潰爛；燒傷的傷口往往也愈合得很慢，這種在 8-12 周內(nèi)都無(wú)法自行恢復(fù)至正常功能的解剖型傷口就被稱為慢性傷口。

今天，慢性無(wú)法愈合的傷口已經(jīng)成為了一個(gè)巨大的醫(yī)療負(fù)擔(dān)。據(jù)報(bào)道，為了治療由于慢性傷口所帶來(lái)的并發(fā)癥，全球每年耗費(fèi)將近 250 億美元。并且，慢性傷口的無(wú)法自然愈合，使得患者只能長(zhǎng)期忍受無(wú)法愈合的慢性傷口帶來(lái)的組織感染、功能障礙，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)虿l(fā)癥致死或致殘。

面對(duì)慢性傷口愈合難的問(wèn)題，智能繃帶正在悄然流行，科學(xué)家們?cè)噲D通過(guò)開(kāi)放這種無(wú)線可穿戴的生物電子系統(tǒng)，讓慢性傷口的治療更容易、更有效、更便宜。

智能繃帶，不只是繃帶

顯然，當(dāng)一個(gè)人受傷時(shí)，治療的目標(biāo)就是盡快讓傷口愈合，如果愈合較慢，傷口就會(huì)很容易受到感染。

這是因?yàn)?，健康的人體皮膚上寄居著大量的細(xì)菌，而且在出現(xiàn)傷口后，它們會(huì)迅速聚集在皮膚的傷口處，例如金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）和大腸桿菌（Escherichia coli）。如果細(xì)菌從傷口入侵我們的身體，并在體內(nèi)傳播，就有可能造成死亡或永久性傷害，除非它們能被盡早發(fā)現(xiàn)。

甚至，在最極端的情形下，嚴(yán)重感染的肢體可能需要截肢。尤其是對(duì)于糖尿病患者來(lái)說(shuō)，感染很難治療，也會(huì)帶來(lái)一系列其他風(fēng)險(xiǎn)。

美國(guó)有近30萬(wàn)人患有糖尿病，其中約15%至25%的人在某個(gè)階段會(huì)患上糖尿病足潰瘍。由于糖尿病會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)損傷、麻木問(wèn)題，因此糖尿病患者也可能會(huì)出現(xiàn)水泡或小劃痕，而這些水泡或小劃痕不會(huì)被注意到，也不會(huì)被治療。由于高葡萄糖水平會(huì)使毛細(xì)血管壁變厚，血液循環(huán)減慢，這些傷口會(huì)更難愈合。這就可能讓很小的傷口演變得更危險(xiǎn)。

目前，盡管有一些其他方案來(lái)干預(yù)傷口愈合，比如引入生長(zhǎng)因子、細(xì)胞外基質(zhì)。但是這些方法都是被動(dòng)的，并不會(huì)主動(dòng)應(yīng)對(duì)組織環(huán)境的變化。傳統(tǒng)繃帶無(wú)法知道傷口愈合情況，有時(shí)解開(kāi)繃帶，才發(fā)現(xiàn)藥物無(wú)效，傷口還在潰爛。并且，過(guò)高的開(kāi)發(fā)成本，以及監(jiān)管、制造、使用上的障礙使得這些方法并不能完全解決慢性傷口帶來(lái)的所有問(wèn)題。

與此同時(shí)，已有的研究又表明，電療可以加速皮膚傷口的閉合，且這一方法具備同時(shí)檢測(cè)傷口狀態(tài)的可能性。雖然在歷史上，臨床醫(yī)生曾使用過(guò)電刺激療法，但通常需要借助有線且笨重的設(shè)備，只能在醫(yī)院的監(jiān)督下使用。為了設(shè)計(jì)一款可在家全天候佩戴的更舒適的產(chǎn)品，來(lái)自西北大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種小而靈活的智能電子繃帶。

這是第一個(gè)能夠提供電療的生物可吸收繃帶，也是第一個(gè)智能再生系統(tǒng)，該系統(tǒng)的一側(cè)包含兩個(gè)電極（鉬電極）：一個(gè)小型的花朵狀電極位于傷口的正上方，另一個(gè)環(huán)形電極位于健康組織上，環(huán)繞整個(gè)傷口。

該設(shè)備的另一側(cè)包含一個(gè)能量收集線圈，用于為系統(tǒng)供電，以及一個(gè)近場(chǎng)通信（NFC）系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)還在該智能再生系統(tǒng)上安裝了可以評(píng)估傷口愈合情況的傳感器。

研究團(tuán)隊(duì)在糖尿病小鼠模型上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，每天只需進(jìn)行30分鐘的電刺激，能夠?qū)谟纤俣燃涌?0%。電刺激吸引了新細(xì)胞遷移到傷口并在傷口部位再生皮膚組織，新的皮膚組織包括新的血管，炎癥也得到了抑制。

除了將傷口愈合的速度提高30%，這種新型電子智能繃帶還能主動(dòng)監(jiān)測(cè)愈合過(guò)程，并在傷口愈合后能夠無(wú)害地將位于體內(nèi)的電極組件溶解。對(duì)此，負(fù)責(zé)該項(xiàng)研究的工作人員表示，這種新型電子智能繃帶可以為糖尿病患者提供強(qiáng)大的并發(fā)癥治療和監(jiān)測(cè)工具。

成為移動(dòng)醫(yī)療的最佳入口

近年來(lái)，關(guān)于智能繃帶的技術(shù)突破越來(lái)越多，除了近日西北大學(xué)開(kāi)發(fā)的智能電子繃帶外，不久前，斯坦福大學(xué)團(tuán)隊(duì)也開(kāi)發(fā)出一種集成無(wú)線傳感和刺激的智能繃帶，能夠減少瘢痕形成、促進(jìn)傷口愈合，同時(shí)監(jiān)測(cè)傷口的愈合進(jìn)展。

這款智能繃帶由電子層和水凝膠層組成，電子層僅厚100微米，由天線、微控制器、電刺激器、生物傳感器等組成，它被安裝在具有粘性、加熱即可剝離的水凝膠層上。生物傳感器能夠通過(guò)皮膚的導(dǎo)電性和溫度變化來(lái)監(jiān)測(cè)傷口的愈合和感染情況。當(dāng)監(jiān)測(cè)到傷口愈合較慢時(shí)，智能繃帶就會(huì)通過(guò)電刺激促進(jìn)細(xì)胞抗炎和生長(zhǎng)基因的激活，并促使更多抗炎巨噬細(xì)胞向傷口遷移，從而促進(jìn)傷口的愈合。

這項(xiàng)研究提供了一種新型的自動(dòng)化治療方式，雖然目前距離投入實(shí)際使用仍有很多障礙，但研究人員認(rèn)為它能為慢性傷口病人和醫(yī)護(hù)帶來(lái)很多便利。

智能繃帶也好，智能手表也好，其他的無(wú)線可穿戴的生物電子系統(tǒng)也好，這都讓我們看到一個(gè)事實(shí)，就是可穿戴智能設(shè)備在醫(yī)療方面的無(wú)限潛力——實(shí)際上，醫(yī)療就是可穿戴設(shè)備最具前景的應(yīng)用領(lǐng)域，其次才是健身和娛樂(lè)。

當(dāng)前，可穿戴設(shè)備正為醫(yī)療器械行業(yè)帶來(lái)一場(chǎng)革命，即從微型化到便攜化，最后到可穿戴化，不但可以隨時(shí)隨地監(jiān)測(cè)血糖、血壓、心率、血氧含量、體溫、呼吸頻率等人體的健康指標(biāo)，還可以用于各種疾病以及傷口的治療。

將可穿戴設(shè)備應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的，其中，可穿戴設(shè)備將取代智能手機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)就在于，它能在真正意義上解放我們的雙手，成為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)新的輸入和輸出終端。我們不需要打字、動(dòng)作、發(fā)聲等傳統(tǒng)的任意一種輸入方式，只需將可穿戴設(shè)備，比如智能手表戴在手腕上就可以完成輸入?？纱┐髟O(shè)備的輸入信號(hào)已經(jīng)變成了人體的心跳速度、卡路里、血糖、腦電波等等。

另一方面，可穿戴設(shè)備能夠不間斷地監(jiān)測(cè)我們的健康數(shù)據(jù)，只要我們的身體還在運(yùn)行，那么可穿戴設(shè)備就能不間斷地通過(guò)內(nèi)置的傳感器將數(shù)據(jù)記錄并進(jìn)行轉(zhuǎn)換分析。或許當(dāng)前，我們所熟悉的可穿戴設(shè)備，還是智能手表、智能手環(huán)之類的產(chǎn)品，但未來(lái)可穿戴設(shè)備的發(fā)展方向必然是與人體自然融合，不被人體察覺(jué)到它們的存在。比如嵌入所有的衣服、鞋子里，甚至人體內(nèi)部。

與此同時(shí)，隨著當(dāng)前傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云存儲(chǔ)和大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)不斷實(shí)現(xiàn)新的突破，并進(jìn)行集成創(chuàng)新，相互融合，可穿戴設(shè)備還將成為移動(dòng)醫(yī)療的最佳入口。未來(lái)，智能手環(huán)能夠時(shí)刻跟蹤人體各項(xiàng)體征數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)首先由設(shè)備記錄，接著通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、云、移動(dòng)健康平臺(tái)等生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的配套建設(shè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析反饋，為人們提供有針對(duì)性的健康建議，幫助用戶預(yù)防疾病，或者為有診療需求的用戶推薦相應(yīng)的醫(yī)療資源。

智能繃帶或許只是這場(chǎng)變革中的一小環(huán)，但智能繃帶不斷突破的背后卻預(yù)示著醫(yī)療走向未來(lái)的一大步。