一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料制造技术

本发明专利技术涉及一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，该敷料包括具备创面温度感知功能的柔性电子器件层及具备治疗功能的紫外光响应性智能抗菌敷料层；该智能敷料可通过创面温度数据预判和及时获知创面感染的发生，并通过原位发射紫外光作用于智能抗菌敷料层实现抗生素的有效控制释放，对感染创面进行及时治疗。本发明专利技术打破了传统创面护理过程中由于敷料的覆盖所导致的感染发生的不可知性，使得感染能够被及时感知和获取，并指导敷料对创面进行有效干预治疗，促进创面修复，避免了传统抗菌敷料中抗生素大量不可控释放带来的副作用。本发明专利技术所采用的原料具有良好的生物形容性，制备工艺简单，可操作性强。

【技术实现步骤摘要】
一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料
本专利技术涉及智能抗菌敷料领域，特别涉及一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料。
技术介绍
皮肤由于大面积暴露在外，日常生活中极易受到损伤，创面的修复是一个复杂而又动态的过程，创面感染已经成为创面修复过程中最普遍的并发症，严重的甚至会导致死亡。然而从目前的临床护理手段来看，患者创面感染往往只能通过更换伤口敷料查看，这种信息获取的延迟很有可能耽误创面治疗的最佳时期，给患者带来痛苦；同时，传统的抗菌伤口敷料无法做到抗生素的有效控制释放，造成抗生素的大量滥用问题也是临床上急需解决的问题。因此发展新型抗菌敷料，使其能够打破创面修复的“黑箱”状态，及时获取创面信息，实现对创面感染的早期监测与预防，同时能够对创面异常状态进行及时有效的干预治疗，减少抗生素大量滥用带来的副作用是目前抗菌伤口敷料研究的一项重大目标。柔性电子传感技术是近年来新兴的一项前沿技术，并广泛应用于可穿戴设备、人体临床诊断、健康评估、健康监控、柔性电子皮肤,甚至工业机器人等研究领域。柔性电子传感器即是将可以感知各种物理化学信号的传感器元件制作在可延展的柔性基底上，然后以信号传导的方式将刺激信号转换为电信号等易于输出的形式，其中传感器可以感知的物理化学信号包括温度、湿度、压力、pH、频率、离子水平等。而皮肤创面是一个动态而又复杂的环境，创面上的各种信号水平(温度、湿度、pH、酶、离子等)随创面修复不同阶段的变化而变化，因此此种柔性电子传感器可以通过与皮肤的密切贴合实现对创面特定信号的实时监测。以创面感染为模型，利用创面感染过程中温度这一明显的特征信号变化，温度传感器可以实现对创面感染的早期感知与智能预警。刺激响应性材料是近年来蓬勃发展起来的一类新型功能性材料。这类材料能够对外界环境中的微小变化产生快速的响应，从而引起其物理化学性能变化。常见的刺激响应性包括温度响应、pH响应、光响应、离子强度响应、酶响应，氧化还原响应等。刺激响应性材料目前在药物传递，组织工程等领域广泛应用，因此可以通过引入外界刺激实现抗生素的有效控制释放，而在所有的刺激种类中，光作为一种高效、便捷、可远程操控的手段具有其独特的优势。因此，本专利技术将柔性电子传感器技术与刺激响应性智能伤口敷料复合设计构建了一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，利用温度传感器实现创面部位温度的实时监测，并利用光作为刺激源实现感染创面抗生素的有效按需控制释放。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，该敷料所采用的原料具有良好的生物形容性，制备工艺简单，可操作性强，有望打破传统创面护理过程中由于敷料的覆盖所导致的感染发生的不可知性，使得感染能够被及时感知和获取，并指导敷料对创面进行有效干预治疗，促进创面修复，避免了传统抗菌敷料中抗生素大量不可控释放带来的副作用。本专利技术的用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，包括柔性电子器件层和抗菌敷料层，所述的柔性电子器件层具有创面温度感知功能及紫外光照射功能，柔性电子器件层根据创面温度控制紫外光照射抗菌敷料层，抗菌敷料层直接接触创面可紫外光响应释放抗菌药物。上述技术方案中，所述的抗菌敷料层采用改性聚乙二醇基抗菌水凝胶敷料，采用如下方法制得：将抗生素通过紫外光可断裂的小分子共价修饰到末端含双键的聚乙二醇大分子链上得到大分子单体，然后以双端含双键的聚乙二醇作交联剂，热引发双键交联制备获得，所得材料中与抗生素连接的酯键在紫外光照射下可断裂从而释放出抗生素。所述的抗生素可以为庆大霉素，紫外光可断裂的小分子可以为1-(5-甲氧基-2-硝基-2-丙炔基)-苯乙酮，所述的末端含双键的聚乙二醇可以为叠氮聚乙二醇丙烯酸酯，所述的双端含双键的聚乙二醇可以为聚乙二醇双丙烯酸酯。所述的柔性电子器件层包括均制作在聚乙烯亚胺衬底上的温度传感器、发射紫外光的LED灯、以及电源及控制单元，且电源及控制单元和温度传感器、LED灯分别通过蛇形弯曲线连接，整个柔性电子器件层采用PDMS进行包封。所述的温度传感器的监测精度为±0.3℃(如型号SHT21的芯片)，LED灯的波长为365nm(如型号为NVSU233A，可原位发射紫外光)。所述的柔性电子器件层中还可以设有蓝牙天线(如型号为CC2541)，用于与外部蓝牙设备进行通讯。该智能抗菌敷料可以采用创口贴形式，将柔性电子器件层与抗菌敷料层贴合构成一体化，抗菌敷料层与创面直接接触，在原位发射紫外光的作用下响应性释放抗生素，实现对创面部位的有效治疗。本专利技术的敷料主要用于感染创面，其智能性体现在能够实现感染创面的智能感知，并能针对创面感染提供有效干预治疗。附图说明图1为智能抗菌敷料系统的构建示意图；图2为智能抗菌敷料系统的(a)宏观照片(正反面)及物理性能(b)耐疲劳性能；(c)拉伸性能；图3为智能抗菌敷料系统体内感染创面的温度实时监测性能；图4为智能抗菌敷料系统体内智能抗菌性能；图5为智能抗菌敷料系统的生物相容性。具体实施方式下面结合具体实例对本专利技术作详细说明，应理解这些实例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术的阐述内容后，本领域技术人员可对本专利技术做修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书限定范围。实例1(a)具备创面温度感知功能的柔性电子器件层构建方法柔性电路板主要包含三个模块：电源管理模块，传感与执行模块，控制电路模块。其中电源管理模块包含DC-DC模块TPS62730和升压模块LM3410X两部分，用于供电，传感与执行模块包括温度传感器SHT21和四个LED紫外灯NVSU233A-U365，控制电路模块主要是蓝牙芯片CC2541。首先采用FPC工艺加工方法将三个模块里的主要芯片制作在聚乙烯亚胺的柔性衬底上，其中温度传感器位于电路板的中心位置，四个LED灯分布在温度传感器的四周。连接部分采用蛇形弯曲线使得系统具有一定的延展性便于与伤口紧密贴合，系统采用外接3.3V锂电池供电。所制得的电路板通过PDMS浇筑的方法进行包封。温度传感器探测到的数据通过蓝牙方式传输到接收端的手机APP上，采集数据并进行分析。(b)具备治疗功能的紫外光响应性智能抗菌敷料层构建方法选用氨基糖苷类的抗生素庆大霉素为模型药物，通过共价接枝的方式将庆大霉素与紫外光不稳定的邻硝基苄基分子1-(5-甲氧基-2-硝基-2-丙炔基)-苯乙酮共价结合，所得分子末端的炔基进一步与末端含叠氮的聚乙二醇丙烯酸酯(N3-PEG5000-DA)点击反应制备得到改性聚乙二醇基大分子单体，该单体与未改性的聚乙二醇丙烯酸酯(PEG5000-DA)以1:7(w/w)的比例混合作为共单体，同时与交联剂聚乙二醇双丙烯酸酯(DA-PEG2000-DA)以及引发剂APS/TEMED共混，混合溶液倒入聚四氟乙烯的模具中，90℃加热30min引发双键交联制备得到具有紫外光响应性抗菌性能的聚乙二醇基水凝胶敷料。在该水凝胶敷料中，庆大霉素与紫外光不稳定的邻硝基苄基分子共价形成的酯键可在365nm波长的紫外光辐照下发生断裂从而释放出抗生素庆大霉素。将该敷料层设于柔性电子器件层的LED灯下方，整个敷料设计为创口贴形式。本专利技术的智能敷料可通过创面温度数据预判和及时获知创面感染的发生，并通过原位发射紫外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，其特征在于，该敷料包括柔性电子器件层和抗菌敷料层，所述的柔性电子器件层具有创面温度感知功能及紫外光照射功能，柔性电子器件层根据创面温度控制紫外光照射抗菌敷料层，抗菌敷料层直接接触创面可紫外光响应释放抗菌药物。

【技术特征摘要】
1.一种用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，其特征在于，该敷料包括柔性电子器件层和抗菌敷料层，所述的柔性电子器件层具有创面温度感知功能及紫外光照射功能，柔性电子器件层根据创面温度控制紫外光照射抗菌敷料层，抗菌敷料层直接接触创面可紫外光响应释放抗菌药物。2.根据权利要求1所述的用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，其特征在于，所述的抗菌敷料层采用改性聚乙二醇基抗菌水凝胶敷料，采用如下方法制得：将抗生素通过紫外光可断裂的小分子共价修饰到末端含双键的聚乙二醇大分子链上得到大分子单体，然后以双端含双键的聚乙二醇作交联剂，热引发双键交联制备获得，所得材料中与抗生素连接的酯键在紫外光照射下可断裂从而释放出抗生素。3.根据权利要求2所述的用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，其特征在于，所述的抗生素为庆大霉素。4.根据权利要求2所述的用于感染创面感知和干预治疗的智能抗菌敷料，其特征在于，所述的紫外光可断裂的小分子为1-(5-甲氧基-2-硝基-2-丙炔基)-苯乙酮。5.根据权利要求2所述的用于感...

【专利技术属性】
技术研发人员：马列，董树荣，李石坚，郭维，庞倩，王光明，楼栋，高长有，吴朝晖，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33