近日，南京郵電大學(xué)柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院汪聯(lián)輝教授和王婷教授團(tuán)隊(duì)在柔性電化學(xué)傳感領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出一種新型柔性生物電子傳感系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)傷口原位、實(shí)時(shí)、高保真和多模態(tài)監(jiān)測(cè)。10月7日，相關(guān)研究成果以“Soft bioelectronics embedded with self-confined tetrahedral DNA circuit for high-fidelity chronic wound monitoring”為題，發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Communications上。博士后趙曉為論文第一作者，汪聯(lián)輝教授和王婷教授為論文的共同通訊作者。
慢性傷口的評(píng)估與治療是臨床醫(yī)學(xué)的一大挑戰(zhàn)。傷口處的蛋白質(zhì)，特別是炎癥相關(guān)蛋白，是判斷愈合進(jìn)展的關(guān)鍵“信使”。然而，這些蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物在傷口滲出液中濃度極低，且傷口環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)有生物傳感器普遍面臨以下難題：靈敏度不足、易受人體活動(dòng)干擾、長(zhǎng)期使用性能下降且易被污染。針對(duì)上述傷口生物傳感面臨的問(wèn)題，汪聯(lián)輝教授和王婷教授團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種自限域四面體DNA循環(huán)放大電路（SCTD）嵌入式柔性生物傳感器用于全面、高保真監(jiān)測(cè)傷口各階段特異性蛋白質(zhì)和生物物理指標(biāo)（圖1a）。借助圖案化潤(rùn)濕性納米纖維貼片實(shí)現(xiàn)傷口滲出液富集并防止輔助DNA擴(kuò)散，從而在不妨礙傷口愈合的情況下形成親水性生物傳感反應(yīng)池（圖 1b）。SCTD通過(guò)外源輔助核酸預(yù)固定策略和空間限域策略實(shí)現(xiàn)目標(biāo)蛋白質(zhì)觸發(fā)的SCTD信號(hào)放大（圖1c），將檢測(cè)限降低一個(gè)數(shù)量級(jí)。四面體DNA結(jié)構(gòu)確保了高保真檢測(cè)，測(cè)試表明即使在1000次彎曲循環(huán)后，信號(hào)變化仍在3%以?xún)?nèi)；4周內(nèi)信號(hào)衰減低于8%；同時(shí)，其抗生物污染能力也提升了超過(guò)50%，能有效抵抗傷口復(fù)雜環(huán)境的干擾。
基于核酸級(jí)聯(lián)擴(kuò)增的可穿戴柔性生物傳感系統(tǒng)用于原位慢性傷口監(jiān)測(cè)示意圖
結(jié)合無(wú)線(xiàn)通訊模塊，該平臺(tái)可同時(shí)監(jiān)測(cè)多種傷口愈合相關(guān)蛋白質(zhì)（TNF-α、IL-6、TGF-β1和VEGF）以及pH值、溫度等關(guān)鍵生理參數(shù)（圖2a-c）。該無(wú)線(xiàn)傳感平臺(tái)可在不會(huì)妨礙愈合情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)糖尿病小鼠未感染傷口和感染傷口準(zhǔn)確、原位監(jiān)測(cè)（圖2d, e）。相較于傳統(tǒng)傷口監(jiān)測(cè)手段，該柔性傳感系統(tǒng)提高了靈敏度和穩(wěn)定性，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)、多參數(shù)檢測(cè)，未來(lái)有望基于分子特征指導(dǎo)治療決策，并與智能敷料集成實(shí)現(xiàn)響應(yīng)式治療。
可穿戴傳感系統(tǒng)在糖尿病小鼠模型中對(duì)慢性傷口原位監(jiān)測(cè)
該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、江蘇省卓越博士后項(xiàng)目、南京郵電大學(xué)引進(jìn)高水平師資科研啟動(dòng)項(xiàng)目等多個(gè)項(xiàng)目支持。
（撰稿：趙曉 初審：?jiǎn)套媲?、戴修斌 編輯：王存宏 審核：張豐）