【Nature Communications】卢敏课题组开发用于感染性慢性创面家庭管理的可穿戴智能型光疗设备

全球人口老龄化及糖尿病、肥胖等全身性疾病高发，导致糖尿病足溃疡、静脉性溃疡和压疮等慢性不愈合创面发病率陡增。这不仅严重影响患者生活质量并增加经济负担，也给医疗系统带来巨大压力。慢性创面因病因复杂、患者伤口异质性大，且常受病原微生物、生物膜及促炎细菌毒素影响，诊疗极具挑战。上海交通大学医学院附属瑞金医院伤研所卢敏课题组针对临床微生物感染性疾病，利用“光子医学”和“生物材料”手段开发全新抗菌策略，取得系列成果：首次提出并应用“细菌特异性蓝光光化学级联反应机制”解决多重耐药细菌皮肤创面感染（Sci Transl Med, 2021）；发现百里香酚作为新颖光敏剂前体治疗“超级细菌”皮肤创面感染（Commun Biol, 2021）；借助405 nm蓝光脱毒辐照与对苯醌协同治疗MDR大肠杆菌小鼠皮肤烧伤感染（J Photoch Photobio B, 2022）；使用蓝光联合中草药基温敏抗菌水凝胶高效治疗感染性糖尿病创（Adv Healthc Mater, 2024）；系统性提出光化学靶向策略精准治疗多重耐药菌感染（ACS Nano, 2024）。然而，目前临床光疗设备体积庞大、造价高昂，治疗过度依赖专业操作人员，患者需频繁前往医院接受治疗，便利性差、成本高，限制了光疗的全面推广。

近日，卢敏课题组在Nature Communications上发表了题为：A wearable and stretchable dual-wavelength LED device for home care of chronic infected wounds的文章，开发了可用于感染性慢创家庭管理的可穿戴智能型光疗设备，具有巨大运用潜力。

该可穿戴LED设备由柔性LED贴片及配套控制模块组成。LED贴片采用多层结构，具备优异的柔性和可拉伸性，能贴合人体轮廓并保证光照均匀，其中嵌入红蓝LED（r&bLED），可通过蓝光介导PDT和红光介导PBM消除微生物感染并促进伤口愈合。该贴片由类似AirPods充电盒大小的智能系统控制，配备锂电池可连续使用2~3小时。设备专为家庭安全舒适使用设计，集成预警系统可在皮肤温度超过42℃时自动断开电路以确保治疗安全。用户还可通过智能手机应用程序连接智能控制系统，实时监控和调整治疗参数，包括光照功率密度和持续时间。

为增强r&bLED贴片疗效，将仅蓝光激发的光敏剂百里香醌（TQ）和协同红光提升线粒体功能的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）加入生物相容性优异的可喷涂纤维蛋白凝胶（F-gel）中，该凝胶可在创面形成保护薄膜。将F-gel喷涂于创面并与r&bLED贴片联合治疗，在大幅缩短照射时间的情况下实现抗感染和加速伤口愈合双重功能。体外研究证实该可穿戴LED设备联合F-gel具有优异抗菌能力，可改善巨噬细胞、内皮细胞线粒体功能，提高细胞能量代谢水平，从而促进巨噬细胞M2极化和血管生成；并在糖尿病小鼠及小型巴马猪感染性创面中证实其具备消除微生物感染及促进创面愈合的能力。该装置提供了一种革命性的居家慢性创面光学治疗方法，有望为慢性创面患者提供新的治疗模式。

上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科博士生李明、瑞金医院王晨曦博士生是文章的共同第一作者。瑞金医院/上海市伤骨科研究所卢敏研究员、上海交通大学医学院附属第九人民医院整复外科姚敏教授、哈佛大学Wellman光医学中心的Mei. X. Wu教授是文章共同通讯作者。

链接: https://www.nature.com/articles/s41467-024-53579-6