一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法技术

本发明专利技术公开了一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法。该贴片包括封装粘附层、控制电路、电极阵列、伤口渗出液吸收层。所述控制电路和电极阵列通过电极阵列连接焊盘实现电气连接，形成组合的平面结构，被共同嵌入在封装粘附层中。所述伤口渗出液吸收层固定在电极阵列封装的下表面。电极阵列包括金葡菌转肽酶传感电极和绿脓菌素传感电极。本发明专利技术利用近场通讯模块通过移动终端进行无线供电和数据交互，采用电化学分析手段对伤口渗出液进行原位实时测量，从而实现对伤口中金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的感染情况的同时监测。该贴片为感染伤口的管理提供了一个即时检测平台，具有柔性智能、实时原位、操作便捷的优点。操作便捷的优点。操作便捷的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法


[0001]本专利技术涉及伤口细菌原位监测
，尤其涉及一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法。

技术介绍

[0002]溃疡、烧伤和手术切口等开放性损伤在被致病菌定植后会发生伤口感染，进而引发伤口恶化和愈合困难。伤口感染以持续疼痛、发红、肿胀、异味为特征，如果不及时治疗，容易扩散并引起严重的并发症，例如慢性伤口、骨感染和败血症等。由于不同的细菌具有不同的耐药性，所以评估和鉴定伤口中感染的细菌类型是制定有效的伤口治疗策略的前提。革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌和革兰氏阴性细菌铜绿假单胞菌是感染伤口中最常见的两种细菌。当前的临床伤口感染微生物学评估仍然依赖于对伤口拭子或活检样本的细菌培养，这一方法存在侵入性强、检测周期长、过程复杂、依赖于专业实验室的问题，无法及时提供伤口细菌感染的信息，影响感染伤口愈合的进程。传统的伤口贴片或敷料大多只具备保护伤口或者递送药物的功能，无法提供关于伤口感染情况的信息。虽然有研究报道了通过将传感器集成到伤口敷料上对伤口情况进行检测，但是其检测指标仍然局限在温度、pH、尿酸等间接的指标上，能够提供的关于细菌感染的信息十分有限。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法，以解决伤口细菌感染的早期、快速、实时监测问题。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术实施例提供的一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，它包括：封装粘附层、控制电路、电极阵列、伤口渗出液吸收层；
[0005]所述控制电路包括电路基底、近场通讯线圈、近场通讯芯片、数字/模拟转换模块、模拟/数字转换模块、单片机最小系统、第一恒电势仪模块、第二恒电势仪模块和电极阵列组装区；
[0006]所述电极阵列包括第一对电极、第一工作电极、第二对电极、参比电极、第二工作电极、电极阵列封装、蛇形连接导线、电极阵列基底和电极阵列连接焊盘；所述第一对电极、第一工作电极和参比电极组成金葡菌转肽酶传感电极；所述第二对电极、第二工作电极和参比电极组成绿脓菌素传感电极；
[0007]所述控制电路和电极阵列通过电极阵列连接焊盘实现电气连接，形成组合的平面结构，被共同嵌入在封装粘附层中；
[0008]所述伤口渗出液吸收层固定在电极阵列的电极阵列封装的下表面。
[0009]进一步地，所述近场通讯线圈的共振频率为13.56
±
2.00MHz，通过在电磁场下的电感耦合，能量可以从具有近场通讯功能的移动终端无线传输到贴片的近场通讯线圈。
[0010]进一步地，所述第一对电极、第二对电极均包含相同的三层材料，其中，第一层是
聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是导电碳油墨；
[0011]所述参比电极包含三层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是银/氯化银导电油墨；
[0012]所述第一工作电极包含六层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是第一碳基底层，第四层是第一MXene修饰层，第五层是纳米金颗粒修饰层，第六层是多肽修饰层；
[0013]所述第二工作电极包含四层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是第二碳基底层，第四层是第二MXene修饰层。
[0014]进一步地，所述第一MXene修饰层采用单层的Ti3AlC
2 MXene通过滴涂法制作，即把浓度为0.15mg/ml的5μL Ti3AlC
2 MXene水溶液滴于工作电极上，在80℃的烘箱中干燥5分钟去除水分。
[0015]进一步地，所述纳米金颗粒修饰层采用MXene在氯金酸溶液中自还原的方法进行纳米金颗粒的沉积，即把浓度为0.1％的100μL氯金酸水溶液滴在制作完成的第一MXene修饰层表面，5分钟后用去离子水轻轻冲洗表面，完成纳米金颗粒的沉积。
[0016]进一步地，所述多肽修饰层通过合成特异性多肽以及金硫键的自组装制作；其中，所述特异性多肽的序列为“二茂铁乙酸
‑
亮氨酸
‑
脯氨酸
‑
谷氨酸
‑
苏氨酸
‑
甘氨酸
‑
半胱氨酸”，采用固相合成法合成，每个分子之间通过酰胺键连接；将100μL含有5mM的三
‑
(2
‑
甲酰乙基)膦盐酸盐的浓度为0.1mg/mL的特异性多肽溶液滴在制作完成的纳米金颗粒修饰层表面，在4℃环境下避光孵育12小时，使得特异性多肽通过金硫键连接在纳米金颗粒上，孵育结束后，用去离子水轻轻冲洗电极表面；将100μL的浓度为1mM的6
‑
巯基
‑1‑
己醇溶液滴加在电极表面，在4℃环境下避光孵育1小时，连接其他未与特异性多肽结合的纳米金颗粒，孵育结束后，用去离子水轻轻冲洗电极表面，完成多肽修饰层的制作。
[0017]进一步地，所述第二MXene修饰层采用单层的Ti3AlC
2 MXene通过滴涂法制作，即把浓度为0.15mg/ml的5μL Ti3AlC
2 MXene水溶液滴于工作电极上，在80℃的环境中干燥5分钟去除水分。
[0018]进一步地，对金黄色葡萄球菌金葡菌转肽酶进行检测的差分脉冲伏安法的参数包括了脉冲幅度50mV，脉冲宽度60ms，采样宽度20ms，电势增量4mV，扫描电压范围0.1V
‑
0.5V；对绿脓菌素进行检测的差分脉冲伏安法的参数包括了脉冲幅度50mV，脉冲宽度60ms，采样宽度20ms，电势增量4mV，扫描电压范围
‑
0.45V
‑
0V。
[0019]本专利技术实施例还提供一种根据上述的一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片的组装方法，包括以下步骤：
[0020]制作控制电路和电极阵列；
[0021]将制作完成的电极阵列组装进入控制电路的电极阵列组装区；
[0022]采用聚氨酯薄膜对其进行封装，形成封装粘附层；
[0023]采用厚度小于0.5mm的海绵材料固定在电极阵列的电极阵列封装的下表面，完成柔性智能贴片的组装。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片及方法，实现了对伤口金黄色葡萄球菌金葡菌转肽酶和铜绿假单胞菌绿脓菌素进行即时检测。采用将高灵敏度的金葡菌转肽酶传感电极和绿脓菌素传感电极集成
到伤口贴片中的方式，本专利技术提出的柔性智能贴片可有效实现伤口细菌感染进展的快速、实时、原位的检测。当感染细菌在伤口表面生长时，柔性智能贴片能反映伤口环境中的金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的存在情况，并将数据传输到移动终端上。移动终端会显示检测结果，发出伤口感染的提示。柔性智能贴片操作便捷、使用方便，不受使用人员和使用场所的限制。
附图说明
[0025]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，其特征在于，它包括：封装粘附层(1)、控制电路(2)、电极阵列(3)、伤口渗出液吸收层(4)；所述控制电路(2)包括电路基底(21)、近场通讯线圈(22)、近场通讯芯片(23)、数字/模拟转换模块(24)、模拟/数字转换模块(25)、单片机最小系统(26)、第一恒电势仪模块(27)、第二恒电势仪模块(28)和电极阵列组装区(29)；所述电极阵列(3)包括第一对电极(31)、第一工作电极(32)、第二对电极(33)、参比电极(34)、第二工作电极(35)、电极阵列封装(36)、蛇形连接导线(37)、电极阵列基底(38)和电极阵列连接焊盘(39)；所述第一对电极(31)、第一工作电极(32)和参比电极(34)组成金葡菌转肽酶传感电极；所述第二对电极(33)、第二工作电极(35)和参比电极(34)组成绿脓菌素传感电极；所述控制电路(2)和电极阵列(3)通过电极阵列连接焊盘(39)实现电气连接，形成组合的平面结构，被共同嵌入在封装粘附层(1)中；所述伤口渗出液吸收层(4)固定在电极阵列(3)的电极阵列封装(36)的下表面。2.根据权利要求1所述的用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，其特征在于，所述近场通讯线圈(22)的共振频率为13.56
±
2.00MHz，通过在电磁场下的电感耦合，能量从具有近场通讯功能的移动终端无线传输到贴片的近场通讯线圈(22)。3.根据权利要求1所述的用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，其特征在于，所述第一对电极(31)、第二对电极(33)均包含相同的三层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是导电碳油墨；所述参比电极(34)包含三层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是银/氯化银导电油墨；所述第一工作电极(32)包含六层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是第一碳基底层(321)，第四层是第一MXene修饰层(322)，第五层是纳米金颗粒修饰层(323)，第六层是多肽修饰层(324)；所述第二工作电极(35)包含四层材料，其中，第一层是聚酰亚胺，第二层是导电铜，第三层是第二碳基底层(351)，第四层是第二MXene修饰层(352)。4.根据权利要求3所述的用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，其特征在于，所述第一MXene修饰层(322)采用单层的Ti3AlC
2 MXene通过滴涂法制作，即把浓度为0.15mg/ml的5μL Ti3AlC
2 MXene水溶液滴于工作电极上，在80℃的烘箱中干燥5分钟去除水分。5.根据权利要求3所述的用于伤口细菌原位监测的柔性智能贴片，其特征在于，所述纳米金颗粒修饰层(323)采用MXene在氯金酸溶液中自还原的方法进行纳米金颗粒的沉积，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘清君，施政涵，卢妍利，代超博，李鑫，吴越，张芬妮，吕静江，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：