慢性傷口愈合是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過(guò)程，炎癥相關(guān)蛋白等生物標(biāo)志物的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)的對(duì)于評(píng)估愈合進(jìn)程、指導(dǎo)臨床治療至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法存在操作繁瑣、依賴專業(yè)設(shè)備等局限，而現(xiàn)有生物傳感器則面臨低豐度蛋白檢測(cè)難、易受機(jī)械變形與生物污染影響等挑戰(zhàn)。近日，南京郵電大學(xué)王婷教授、汪連輝教授團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》發(fā)表重磅研究，開(kāi)發(fā)出一種嵌入自限域四面體DNA電路（SCTD）的柔性生物電子器件，成功實(shí)現(xiàn)慢性傷口多指標(biāo)高保真監(jiān)測(cè)，為臨床傷口管理提供了全新解決方案。

一、核心痛點(diǎn)：慢性傷口監(jiān)測(cè)的三大技術(shù)瓶頸

慢性傷口常陷入炎癥期難以愈合，其監(jiān)測(cè)需精準(zhǔn)捕捉生物化學(xué)與生物物理雙重信號(hào)，但傳統(tǒng)方案始終面臨難以突破的困境：

1. 低豐度蛋白檢測(cè)難：傷口滲出液中TNF-α、IL-6等關(guān)鍵蛋白濃度極低，現(xiàn)有傳感器缺乏高效信號(hào)放大機(jī)制，難以實(shí)現(xiàn)靈敏檢測(cè)；

2. 復(fù)雜環(huán)境穩(wěn)定性差：傷口微環(huán)境存在核酸酶降解、非特異性蛋白污染，且傳感器需耐受肢體活動(dòng)帶來(lái)的機(jī)械變形，易導(dǎo)致信號(hào)漂移與性能衰減；

3. 生物相容性要求高：傳感器需兼具透氣性與柔軟性，避免阻礙傷口愈合或引發(fā)炎癥反應(yīng)，傳統(tǒng)剛性器件難以滿足需求。

二、創(chuàng)新設(shè)計(jì)：SCTD電路+柔性納米纖維基底的雙重突破

研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)“信號(hào)放大策略+載體結(jié)構(gòu)優(yōu)化”的雙重創(chuàng)新，構(gòu)建了兼具高靈敏度、高穩(wěn)定性與生物相容性的傷口監(jiān)測(cè)平臺(tái)：

1. 自限域四面體DNA電路（SCTD）：攻克低豐度檢測(cè)與穩(wěn)定性難題

SCTD是該平臺(tái)的核心技術(shù)，通過(guò)空間限域與DNA結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)多重優(yōu)勢(shì)：

- 信號(hào)放大機(jī)制：在親水區(qū)構(gòu)建DNA循環(huán)擴(kuò)增池，傷口滲出液中的目標(biāo)蛋白觸發(fā)輔助DNA（H1）與四面體DNA（TDNA）上的發(fā)夾結(jié)構(gòu)（H2）雜交，釋放的目標(biāo)蛋白可循環(huán)參與反應(yīng)，檢測(cè)限降低一個(gè)數(shù)量級(jí)；

- 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性保障：四面體DNA的剛性結(jié)構(gòu)使其在1000次彎曲循環(huán)后信號(hào)變化僅3%，遠(yuǎn)優(yōu)于單鏈DNA傳感器（36%信號(hào)波動(dòng)）；

- 抗污染與抗降解：TDNA表面親水性提升，使牛血清白蛋白（BSA）吸附減少50%以上，且在4周內(nèi)信號(hào)衰減僅8%，顯著抵抗核酸酶降解。

2. 透氣柔性納米纖維基底：適配傷口生理環(huán)境

采用電紡聚丙烯腈/熱塑性聚氨酯（PAN/TPU）納米纖維作為基底，實(shí)現(xiàn)三大關(guān)鍵特性：

- 高透氣性：水蒸氣透過(guò)率達(dá)110 g·m?2·h?1，優(yōu)于商用傷口敷料（91 g·m?2·h?1）與PDMS材料，滿足皮膚呼吸需求；

- 優(yōu)異機(jī)械性能：金電極修飾后，2000次彎曲循環(huán)電阻變化小于4%，電化學(xué)性能穩(wěn)定；

- 精準(zhǔn)區(qū)域限定：通過(guò)疏水試劑處理與氧等離子體技術(shù)構(gòu)建圖案化親疏水區(qū)域，將DNA反應(yīng)限定在指定區(qū)域，避免試劑擴(kuò)散。

三、多維監(jiān)測(cè)能力：生化+物理指標(biāo)的全面覆蓋

該平臺(tái)整合生化傳感陣列與生物物理傳感模塊，實(shí)現(xiàn)傷口狀態(tài)的全方位評(píng)估：

1. 生化指標(biāo)：低豐度蛋白的高靈敏檢測(cè)

成功實(shí)現(xiàn)4種關(guān)鍵愈合標(biāo)志物的同步檢測(cè)：

- 炎癥因子TNF-α（檢測(cè)限3.67 pg·mL?1）、IL-6（檢測(cè)限0.52 ng·mL?1）：反映炎癥階段激活程度；

- 修復(fù)因子TGF-β1（檢測(cè)限0.41 pg·mL?1）、VEGF（檢測(cè)限6.3 pg·mL?1）：指示增殖與重塑階段進(jìn)程；

- 檢測(cè)結(jié)果與商用ELISA試劑盒高度相關(guān)（R2=0.98），且在人工傷口液中表現(xiàn)出良好選擇性與重現(xiàn)性。

2. 生物物理指標(biāo)：傷口微環(huán)境的實(shí)時(shí)反饋

集成聚苯胺（PANI）基pH傳感器與金屬微絲溫度傳感器：

- pH傳感器：在4-10 pH范圍內(nèi)靈敏度達(dá)-46 mV·pH?1，酸性環(huán)境提示正常愈合，堿性則可能預(yù)示愈合受損；

- 溫度傳感器：在35-45 ℃生理范圍內(nèi)靈敏度1.4 Ω·℃?1，體溫升高可預(yù)警感染風(fēng)險(xiǎn)。

四、體內(nèi)驗(yàn)證：糖尿病小鼠模型的實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)

在糖尿病小鼠的非感染與金黃色葡萄球菌感染傷口模型中，該平臺(tái)展現(xiàn)出卓越的監(jiān)測(cè)性能與生物相容性：

- 無(wú)干擾愈合：傳感器貼附后，傷口愈合速率與對(duì)照組無(wú)顯著差異，組織切片未顯示異物反應(yīng)或炎癥浸潤(rùn)增加；

- 精準(zhǔn)分期判斷：非感染傷口中，TNF-α、IL-6在炎癥期升高后逐漸下降，TGF-β1、VEGF持續(xù)上升，提示向增殖期過(guò)渡；感染傷口則表現(xiàn)為炎癥因子持續(xù)高表達(dá)，修復(fù)因子上調(diào)延遲，符合慢性傷口病理特征；

- 感染預(yù)警：感染傷口出現(xiàn)pH升高（7.5%）與持續(xù)體溫升高，與細(xì)菌代謝活動(dòng)引發(fā)的微環(huán)境變化一致。

五、臨床價(jià)值與未來(lái)展望

該無(wú)線柔性生物電子平臺(tái)通過(guò)DNA電路與柔性納米材料的創(chuàng)新融合，首次實(shí)現(xiàn)了慢性傷口低豐度蛋白與多物理指標(biāo)的高保真、無(wú)干擾監(jiān)測(cè)，其核心優(yōu)勢(shì)在于：無(wú)需外部試劑、操作簡(jiǎn)便、可實(shí)時(shí)無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，為臨床提供定量、動(dòng)態(tài)的傷口愈合評(píng)估依據(jù)。

未來(lái)優(yōu)化方向包括：縮短檢測(cè)時(shí)間、提升傳感器可重復(fù)性以降低成本，以及標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)格式以適配現(xiàn)有醫(yī)療體系。隨著技術(shù)完善，該平臺(tái)有望實(shí)現(xiàn)從傷口監(jiān)測(cè)到智能敷料的一體化集成，通過(guò)精準(zhǔn)評(píng)估指導(dǎo)個(gè)性化治療，推動(dòng)慢性傷口管理進(jìn)入“精準(zhǔn)醫(yī)療”時(shí)代。