基於碳奈米管纖維的"智慧繃帶"可穿戴感測器，無創連續監測傷口感染

為了促進個性化醫療方法的發展，使用可穿戴技術對生化資訊進行連續和非侵入性的監視可以使人們對個人的生理狀況有更深入的瞭解。活性氧（ROS）是一類含氧自由基，可在多種生物過程中發揮作用。在傷口癒合應用中，透過可穿戴的診斷平臺連續監測ROS對於預防慢性病和病原體感染至關重要。

繃帶非常適合遮蓋傷口，但是如果它們也能夠檢測到感染，它們將更加有用。

透過在繃帶的纖維中嵌入奈米感測器，羅德島大學助理​教授丹尼爾·羅克斯伯裡（Daniel Roxbury）和前URI研究生穆罕默德·穆恩·薩法伊（Mohammad Moein Safaee）建立了一種連續的，無創的方法來檢測和監測傷口感染。

羅克斯伯裡說："繃帶內的單壁碳奈米管將能夠透過檢測過氧化氫的濃度來識別傷口中的感染。"

Roxbury稱， 到目前為止，使用碳奈米管實現這一目標所面臨的挑戰是以生物相容的方式固定碳奈米管，以使其對周圍環境保持敏感。 "包裹碳奈米管的微纖維可以完成這兩項任務。" "奈米管不會從材料中浸出，但是它們對傷口內的過氧化氫保持敏感。"

探針系統：奈米感測器放置在紡織品的各個纖維內部

採用了一種通用的一步步驟來製造光學芯-殼微纖維紡織品，該紡織品結合了單壁碳奈米管（SWCNT），用於實時光學監測體外傷口中的過氧化氫濃度。

微纖維紡織品被用於使用照相機在空間上解決過氧化物的濃度，並被進一步整合到商業傷口繃帶中而其光學效能沒有顯著降低。

"智慧繃帶"將透過小型可穿戴裝置進行監控，該裝置將無線（光學）檢測來自繃帶中碳奈米管的訊號。然後，該訊號可以傳輸到智慧手機型別的裝置，然後自動向患者或醫療保健提供者發出警報。

"該裝置將僅用於診斷目的，" Roxbury說。"但是，希望該裝置能夠在早期階段診斷出感染，因此需要更少的抗生素並防止採取強力措施，例如截肢。我們認為這在糖尿病患者中特別有用，因為糖尿病患者通常需要管理慢性傷口。"

智慧繃帶背後的技術在《Advanced Functional Materials》（"帶有封裝奈米感測器的可穿戴光學微纖維生物材料能夠無線監測氧化應激"）中發表的文章中進一步描述。Roxbury，Safaee和URI博士生Mitchell Gravely撰寫了這篇文章。

Safaee說："我們設計並優化了微製造工藝，以將奈米感測器精確地放置在紡織品的各個纖維中。" "我們利用尖端的顯微鏡來研究所生產材料的結構。我還利用自制的近紅外光譜儀來最佳化紡織品的光學特性。"

該專案的下一個階段將涉及驗證繃帶在培養皿中是否具有在傷口中發現的活培養細胞正常執行的驗證。

在Roxbury推進該專案的同時，Safaee已移至麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology）擔任博士後職位。

Safaee說："我加入了麻省理工學院化學工程系的Furst實驗室，以推動我在分子診斷和篩選技術領域的研究並使之多樣化。" "我將特別緻力於設計基於奈米材料的高通量篩選技術，用於即時診斷和藥物發現應用。"