对于全球数百万遭受糖尿病足、褥疮等慢性创伤折磨的患者而言，伤口愈合是一个漫长、痛苦且充满不确定性的过程。传统的敷料如同被动的“遮盖物”，无法实时洞察伤口内部的复杂变化，更不用说主动干预。然而，香港城市大学、中国人民解放军总医院等机构的研究团队，带来了一项可能改变游戏规则的突破性技术——一种名为iSAFE的智能化电子绷带。
这项研究成果于2025年7月发表在《自然·通讯》上，它将一个完整的传感、治疗和通信系统，集成在一片超薄、柔软、可拉伸的“皮肤”之上。它能像侦探一样，实时监测伤口床的微环境变化，并在发现感染迹象时，精准释放药物，从而形成一个无需外部干预的“监测-诊断-治疗”闭环。这不仅仅是对传统敷料的升级，更像是在伤口上部署了一个微型的智能诊疗中心。
01 设计理念：将实验室浓缩于方寸之间
iSAFE的设计核心在于其高度集成化的多层结构，它巧妙地解决了柔性电子在实际应用中的多个核心矛盾，如透气性与防水性、生物相容性与电子功能性。
图1：iSAFE系统概念图
图片说明：它集成了生物标志物传感、无线供电与通信、按需给药等多种功能，同时具备防水、透气、抗菌和皮肤粘附等特性。
从上至下，iSAFE主要由以下几个关键部分组成：
1.顶层 - 保护与电路层：采用广泛用于医疗领域的Tegaderm透明敷料作为基底和封装层，它既能防水，又能保证气体交换，让皮肤得以“呼吸”。内部嵌入了蛇形可拉伸的电路和NFC（近场通信）天线，负责无线获取能量和传输数据。整个系统无需电池，手机靠近即可激活。
2.中层 - 传感与治疗：这是iSAFE的“大脑”和“药房”。研究人员在此集成了一系列微型化的可拉伸生物传感器，用于实时监测伤口渗出液中的三个关键生物标志物：pH值、葡萄糖浓度和温度。旁边是药物释放模块，可通过电刺激按需释放药物。
3.底层 - 生物活性电子伤口界面 (BEWI)：这是直接与伤口接触的一层，也是技术创新的核心之一。它并非简单的粘合剂，而是一种经过精心设计的生物活性材料。
02 核心创新之一：会“呼吸”且“主动愈合”的BEWI界面
传统的柔性电子设备为了防水，往往会牺牲透气性，导致皮肤浸渍。iSAFE的BEWI层通过“共静电纺丝”技术，将具有弹性、生物相容性的SEBS（苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物）和能促进伤口愈合的GelMA（甲基丙烯酰化明胶）纤维编织在一起。
图2：BEWI界面的制备过程（上）及其与皮肤组织形成多重化学键合的粘附机制（下）
图片说明：这种设计赋予了它优异的生物相容性、粘附性和促愈合能力。
这种复合纤维膜不仅柔软、可拉伸，还通过原位合成的纳米银颗粒获得了优异的抗菌性能。更重要的是，它通过氢键、静电吸引等多种分子间作用力，实现了与皮肤组织的牢固粘附，其强度甚至超过了商业用的纤维蛋白胶。当伤口愈合后，仅需用尿素溶液处理，即可轻松无损地移除，避免了二次伤害。
03 核心创新之二：实时“读取”伤口语言的多模态传感器
伤口的愈合状态并非一成不变，其化学和物理环境的变化蕴含着丰富的信息。iSAFE正是通过监测这些信息来做出判断。
1.pH值：正常皮肤呈弱酸性，而细菌感染通常会导致pH值升高（偏碱性）。
2.温度：感染会引发炎症反应，导致局部皮温升高
3.葡萄糖：对于糖尿病患者，伤口渗出液中的葡萄糖水平与血糖水平相关，同时也影响愈合速度和感染风险。
图3：传感器阵列在BEWI层上的布局
图片说明：三个传感器（温度、pH、葡萄糖）可以直接接触伤口渗出液，实时获取关键数据。
研究人员基于一种创新的预拉伸-溅射工艺，制造出即使在30%的拉伸下电阻也基本保持稳定的柔性电极，并在此基础上构建了高灵敏度、高稳定性的传感器阵列。这些传感器能够将伤口的“化学语言”实时翻译成手机APP上清晰可见的数据。
04 从动物到人体：临床试验证明其巨大潜力
任何一项医疗技术，最终都要走向临床。iSAFE在动物和人体试验中都展现了令人信服的效果。
在糖尿病大鼠的感染伤口模型中，使用iSAFE的实验组相比于对照组，不仅细菌数量显著减少，伤口愈合速度也大幅加快。14天后，iSAFE组的伤口几乎完全愈合，而对照组仍有明显的组织缺陷。组织学分析进一步证实，iSAFE能有效抑制早期炎症，并促进后期的血管生成和细胞增殖。
图4：糖尿病大鼠感染伤口在不同治疗方案下的愈合过程
图片说明：与对照组（Control）和仅使用材料组（S/G/P）相比，iSAFE组在14天内实现了近乎完全的愈合。
更具里程碑意义的是，该团队对10名年龄从18岁到95岁不等、患有不同类型伤口（如压疮、术后囊肿等）的患者进行了初步临床试验。结果显示，iSAFE监测到的pH、葡萄糖和温度数据与商业化标准仪器的测量结果高度一致，准确率超过80%。
通过将传感器数据与临床上广泛使用的“伤口评分（WBS）”进行关联性分析，研究人员发现，伤口渗出液的pH值和温度与愈合情况呈现显著的负相关（即数值越低，愈合越好），而葡萄糖浓度则呈正相关。这证明了iSAFE不仅能“监测”，更能为医生的临床决策提供可靠的数据支持。
图5：6名患者的传感器数据与伤口床评分（WBS）的相关性矩阵
图片说明：清晰地展示了pH、温度等指标与伤口愈合状态的强关联性。
05分析与总结
iSAFE的出现，标志着伤口护理正从被动的“覆盖和吸收”时代，迈向主动的“感知和干预”时代。它并非单一技术的突破，而是一次系统性的工程创新，成功地将生物材料科学、柔性电子工程和临床医学需求三者捏合在一起，解决了多个长期存在的行业痛点。
1.真正实现了“闭环智能”：市面上虽有其他智能敷料的尝试，但大多停留在单一指标监测或被动治疗。iSAFE首次在无需电池、完全柔性的平台上，整合了多指标实时监测和按需精准给药，构成了完整的智能闭环，这是其最大的领先优势。
2. 解决了柔性电子的“应用悖论”：如何让电子设备既能紧密贴合生物组织，又能保持透气、防水，同时避免长期植入的纤维化包裹问题，是柔性电子走向应用的关键。iSAFE通过其独特的BEWI界面设计和Tegaderm封装策略，提供了一个极为巧妙的解决方案。其“按需移除”的特性，也为未来长期植入式设备的设计提供了新思路。
3. 临床转化潜力巨大：该研究没有停留在实验室阶段，而是勇敢地迈向了临床。尽管样本量尚小，但初步人体试验证据的获得，极大地增加了这项技术的可信度和未来商业化的想象空间。它为个性化、精准化的伤口管理铺平了道路，有望显著降低慢性伤口带来的医疗负担和患者痛苦。
当然，iSAFE距离广泛应用仍有距离。研究团队也指出，未来需要更大规模的随机对照临床试验来进一步验证其有效性。此外，如何实现更长时间的稳定监测、如何集成更丰富的生物标志物（如炎症因子、蛋白酶等），以及如何进一步降低成本以实现大规模生产，都是下一步需要解决的问题。
来源：医工学人
关键词：
医疗器械
医疗器械电子绷带
智能创可贴
