基於凝膠的傳感器持續監測傷口感染

沉默突變 發佈 2022-04-14T18:10:33.441762+00:00

當細菌進入傷口時,如果不及時發現和處理,它們甚至有可能威脅到肢體甚至生命。現在,一款新的傳感器被設計用於檢測細菌感染,傳感器集成於繃帶中,並在細菌種群進入危險區域時向身邊智慧型手機發出警報。細菌和人體是共存的,健康的人體皮膚上也覆蓋著細菌。

當細菌進入傷口時,如果不及時發現和處理,它們甚至有可能威脅到肢體甚至生命。現在,一款新的傳感器被設計用於檢測細菌感染,傳感器集成於繃帶中,並在細菌種群進入危險區域時向身邊智慧型手機發出警報。

細菌和人體是共存的,健康的人體皮膚上也覆蓋著細菌。但是有些細菌可能會迅速定植於開放性傷口,例如金黃色葡萄球菌和大腸桿菌。為了防止這些生物體在體內傳播,嚴重的可能對人體組織造成傷害甚至導致死亡,在醫療中需要清潔受感染的傷口並用抗生素治療,或者在最極端的情況下,受影響的肢體可能需要截肢。

醫療專業人員通過觀察傷口或拭子並進行實驗室測試來識別感染。但是,去除傷口的敷料會減慢癒合的過程。此外,觀察是主觀的,拭子測試需要時間,兩者都要求患者身體在場。

為了解決這些問題,一些研究小組正在開發一種設備,這些設備位於繃帶下,並持續監測感染的間接跡象,例如傷口溫度或酸度的變化。新加坡國立大學的科學家現在已經創造了一種更直接的感染傳感器。

該傳感器可以檢測一種稱為脫氧核糖核酸酶或DNA酶的酶。該酶作為可靠的感染指標,因為致病細菌在傷口內大量產生它,而健康皮膚上的細菌則不會。因此測試該物質可以減少假陽性結果的機會。此外,DNase在其他感染體徵出現之前就已經積累起來。新的警報系統(被稱為"傷口上的無線感染檢測",或WINDOW,傳感器)。

WINDOW的酶傳感部件依賴於一種稱為DNA水凝膠或DNAgel的粘稠材料,由纏繞的DNA鏈組成。研究人員開發了一種特殊的DNAAgel,它在水環境中保持穩定,例如人體,但在DNase的存在下開始分解。他們將這種凝膠連接到一個晶片上,該晶片可以感知凝膠何時衰變,並通過向智慧型手機發送信號來響應。該信號使用稱為近場通信的無線過程進行廣播。

通過將這種DNAgel與該傳感器[晶片]耦合,我們可以製造出一種完全無電池的設備,放在傷口上的繃帶下,患有慢性傷口的人或手術後被送回家的人可能會通過每天幾次點擊敷料旁邊的智慧型手機來監控自己的狀態。如果手機收到感染警報,它可以向醫生發送消息或告訴患者返回醫院進行抗生素治療。

其他研究人員嘗試了不同的感染檢測方法,包括監測細菌傳播的高科技成像和嗅出感染化學信號。大多數問題歸結為工具的實用性:它是否需要大量笨重的設備,是否有法律批准障礙,以及它的成本效益如何。WINDOW傳感器需要電子部件和智慧型手機訪問,這可能使其對某些人和醫院系統來說遙不可及。每個WINDOW傳感器的材料成本都在10美元以下,並且它可以用現有的電子製造方法建造。

到目前為止, WINDOW傳感器仍處於早期階段,還需要在更大的患者群體和感染了其他細菌的傷口上進行測試。

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