基于凝胶的传感器持续监测伤口感染

当细菌进入伤口时,如果不及时发现和处理,它们甚至有可能威胁到肢体甚至生命。现在,一款新的传感器被设计用于检测细菌感染,传感器集成于绷带中,并在细菌种群进入危险区域时向身边智能手机发出警报。

基于凝胶的传感器持续监测伤口感染

细菌和人体是共存的,健康的人体皮肤上也覆盖着细菌。但是有些细菌可能会迅速定植于开放性伤口,例如金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。为了防止这些生物体在体内传播,严重的可能对人体组织造成伤害甚至导致死亡,在医疗中需要清洁受感染的伤口并用抗生素治疗,或者在最极端的情况下,受影响的肢体可能需要截肢。

基于凝胶的传感器持续监测伤口感染

抗生素

医疗专业人员通过观察伤口或拭子并进行实验室测试来识别感染。但是,去除伤口的敷料会减慢愈合的过程。此外,观察是主观的,拭子测试需要时间,两者都要求患者身体在场。

为了解决这些问题,一些研究小组正在开发一种设备,这些设备位于绷带下,并持续监测感染的间接迹象,例如伤口温度或酸度的变化。新加坡国立大学的科学家现在已经创造了一种更直接的感染传感器。

该传感器可以检测一种称为脱氧核糖核酸酶或DNA酶的酶。该酶作为可靠的感染指标,因为致病细菌在伤口内大量产生它,而健康皮肤上的细菌则不会。因此测试该物质可以减少假阳性结果的机会。此外,DNase在其他感染体征出现之前就已经积累起来。新的警报系统(被称为”伤口上的无线感染检测”,或WINDOW,传感器)。

WINDOW的酶传感部件依赖于一种称为DNA水凝胶或DNAgel的粘稠材料,由缠绕的DNA链组成。研究人员开发了一种特殊的DNAAgel,它在水环境中保持稳定,例如人体,但在DNase的存在下开始分解。他们将这种凝胶连接到一个芯片上,该芯片可以感知凝胶何时衰变,并通过向智能手机发送信号来响应。该信号使用称为近场通信的无线过程进行广播。

基于凝胶的传感器持续监测伤口感染

水凝胶

通过将这种DNAgel与该传感器[芯片]耦合,我们可以制造出一种完全无电池的设备,放在伤口上的绷带下,患有慢性伤口的人或手术后被送回家的人可能会通过每天几次点击敷料旁边的智能手机来监控自己的状态。如果手机收到感染警报,它可以向医生发送消息或告诉患者返回医院进行抗生素治疗。

其他研究人员尝试了不同的感染检测方法,包括监测细菌传播的高科技成像和嗅出感染化学信号。大多数问题归结为工具的实用性:它是否需要大量笨重的设备,是否有法律批准障碍,以及它的成本效益如何。WINDOW传感器需要电子部件和智能手机访问,这可能使其对某些人和医院系统来说遥不可及。每个WINDOW传感器的材料成本都在10美元以下,并且它可以用现有的电子制造方法建造。

到目前为止, WINDOW传感器仍处于早期阶段,还需要在更大的患者群体和感染了其他细菌的伤口上进行测试。

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