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更新時間:2026-01-12
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慢性傷口已成為重大醫療負擔,目前患者超過6000萬人。僅在我國,糖尿病足潰瘍每年導致的醫療支出就高達數百億元。傳統傷口敷料采用被動護理,缺乏動態響應能力、無法實時量化監測傷口狀態、難以實現個體化按需給藥等固有缺陷。此外,頻繁更換敷料還可能導致二次損傷,嚴重影響愈合進程。微針技術雖為經皮傳感與給藥提供了微創解決方案,但現有產品普遍存在機械錨定不足、制備流程復雜等問題,限制了其在長期傷口管理中的應用。
近期,電子科技大學張曉升教授、張翼教授團隊在《Microsystems & Nanoengineering》期刊上在線發表了題為“3D-printed barbed microneedle electrodes for biosensing and drug delivery in wound management"的研究論文。該團隊成功研制出一款集實時阻抗監測、超聲增強給藥、閉環智能調控于一體的3D打印帶刺微針系統,為慢性傷口的智能化管理提供了創新解決方案,有望推動臨床傷口護理模式變革。

研究團隊基于摩方精密面投影微立體光刻(PμSL)技術(microArch® S240,精度:10μm)開發了兩類高性能微針:傳感型帶刺微針(3D-BMN)與中空給藥型帶刺微針(3D-BHMN)。其結構靈感來源于蜜蜂尾刺,如圖1所示,采用45°雙層倒刺設計,在實現輕柔刺入的同時,通過機械互鎖效應與傷口敷料穩固結合,有效解決了傳統微針易脫落的問題,為長期、穩定的傷口監測與給藥奠定基礎。

在傳感方面,如圖2所示,團隊通過Ag/AgCl噴涂與金納米顆粒原位沉積工藝,對3D-BMN表面進行改性,構筑微納分級結構,大幅提升電極的導電性、穩定性與有效傳感面積。該系統可實時監測傷口阻抗變化,該指標直接反映傷口濕度、炎癥水平與細菌數量,為評估愈合進程提供量化依據。

在給藥方面,如圖3所示,3D-BHMN融合超聲波霧化技術,通過110kHz共振頻率將藥物轉化為亞微米級氣溶膠,經中空微針精準輸送至傷口深處。實驗顯示,該系統的透皮效率顯著優于傳統外敷與被動微針給藥,實現藥物通量數倍提升。

更關鍵的是,如圖4所示,研究團隊構建了基于阻抗反饋的閉環智能控制系統。該系統以單片機為核心,實時采集傷口阻抗數據。當阻抗低于設定閾值(提示感染或炎癥加?。到y自動啟動霧化給藥;待阻抗恢復正常即停止釋放,形成“監測?→?判斷?→?干預"的全程自動化管理,既提升治療及時性,也避免了藥物濫用問題。

總結:該研究通過摩方微納3D打印技術,將強效錨定、實時傳感與智能給藥三大功能融為一體,突破了傳統傷口護理中“監測"與“治療"分離的局限。該一體化智能平臺可為慢性傷口提供個性化、響應式的精準護理,降低并發癥風險,減輕患者與醫療系統負擔,具備顯著的臨床轉化潛力。