導語

醫生用肉眼觀察傷口顏色判斷愈合進度的時代，可能要結束了。

如果有一天，你的創可貼能像醫生一樣實時監測傷口狀態，你會相信嗎？

一項來自《npj Flexible Electronics》期刊的最新研究告訴我們，打印技術正在以一種更加溫柔的方式拯救生命：

直接打印在我們的皮膚上，實時監測傷口愈合過程。

這篇由Silicon Austria Labs、Hasselt University等多家機構聯合發表的綜述性研究，系統梳理了生物相容性打印電子學在傷口敷料中的應用前景。

傷口愈合的生物密碼

要理解打印電子學在傷口監測中的價值，我們首先需要解讀傷口愈合過程中的生物信號。

研究團隊在Figure 1中詳細展示了傷口愈合各個階段的重要生物標志物變化軌跡。

從生物物理角度看，傷口的電阻抗特性會隨愈合進程發生顯著變化。

健康皮膚與受損組織在電學特性上存在明顯差異，這為電學監測提供了基礎。

溫度監測同樣關鍵，研究顯示傷口形成后前3天溫度會上升，這是炎癥期的標志，而持續的高溫往往預示著感染。

生化層面的監測則更加復雜。

傷口的pH值從健康皮膚的5以下升至新鮮傷口的7.4，隨著愈合進程pH會逐漸下降。

傷口滲出液中包含的細胞因子、生長因子、基質金屬蛋白酶（MMPs）等生物分子，都在描述著愈合的進度和質量。

為什么選擇打印電子學

傳統的硅基電子制造工藝在傷口監測應用中顯得力不從心。

Figure 2清晰對比了傳統電子學與打印電子學的制造策略差異。

打印電子學采用增材制造工藝，可以在常溫常壓環境下進行，無需昂貴的潔凈室設備。

更重要的是，打印電子學能夠完美適配傷口敷料的特殊要求。

紡織品、紙張、水凝膠、硅膠等柔性基材都可以成為電子器件的載體。這些材料本身具備透氣性、吸濕性和生物相容性，正是理想的傷口敷料特性。

AM易道認為，這種技術路徑的選擇并非偶然。

當應用場景對集成密度和響應速度要求不高，但對機械柔性、大面積制造和成本控制有嚴格要求時，打印電子學就顯示出了其獨特優勢。

功能性油墨的材料進步

打印電子學的核心在于功能性油墨的開發。

Figure 3展示了從納米材料到功能層特性的完整轉化過程。

銀納米粒子油墨憑借優異的導電性能成為首選導體材料，更關鍵的是銀的抗菌特性為傷口監測增加了額外的治療價值。

導電聚合物PEDOT:PSS則在柔性和生物相容性方面表現突出。

通過離子添加劑的引入，其拉伸性能可達到100%的同時保持優異的導電性。

這種材料不僅可以作為傳感器電極，還能充當加熱元件、熱電材料和壓阻元件。

半導體油墨方面，金屬氧化物因其高靈敏度、大比表面積和化學穩定性在生化傳感器中占據重要地位。

有機半導體則以其機械柔性和溶液加工性能在可拉伸電子器件中發揮作用。

值得注意的是生物源性油墨的興起。

從昆蟲絲蛋白到墨魚黑色素，從雞蛋白蛋白到木質素轉化石墨烯，這些天然材料不僅具備功能性，更重要的是其生物降解特性完美契合了可持續發展的理念。

多元化的感知與驅動系統

傷口監測需要多參數的協同感知。

Figure 5展示了各種單一傳感器在傷口監測中的應用概念。

電阻抗層析成像（EIT）技術能夠實現無創傷口成像，避免了傳統檢查需要移除敷料的問題。

應變傳感器對于監測傷口的機械環境至關重要。

研究表明，適當的機械力可以促進成纖維細胞增殖和膠原蛋白合成，而無線可縫合的纖維應變傳感系統甚至可以直接植入肌腱進行實時監測。

生化傳感方面，pH傳感器基于聚苯胺等導電聚合物的電化學響應，可以實現4-10 pH范圍內55 mV/pH的靈敏度。

細菌檢測則采用DNA水凝膠降解機理，能夠無線檢測病原菌的存在。

生物可吸收電子學的前沿探索

Figure 6展示了生物可吸收電子學的不同技術路徑。

這一領域的突破意義在于手術后植入的監測設備會隨著傷口愈合自然降解，無需二次手術取出。

鎂、鋅、鎢、鉬等金屬材料具有不同的溶解速率，可以通過材料選擇和器件設計控制降解時間。

聚羥基脂肪酸酯（PLGA）、聚乙二醇（PEG）等生物可降解聚合物則提供了基材和封裝解決方案。

這類系統的挑戰在于需要在保持功能性的同時實現可控降解。

研究團隊展示了無線無電池的電療系統，能夠在完成治療功能后完全被人體吸收。

多感知融合的智能敷料

單一參數監測往往無法全面反映傷口的復雜狀態。

Figure 7展示了多種多感知傷口監測系統的設計思路。

這些系統集成了pH、溫度、濕度、尿酸、細菌等多種傳感功能，通過算法融合實現對傷口狀態的全面評估。

特別有趣的是無電子AI賦能的多感知平臺（PETAL），通過比色傳感器陣列和深度學習算法，能夠以97%的準確率區分愈合與非愈合狀態的燒傷。

這種方法巧妙地避開了復雜的電子系統，卻實現了智能化的診斷功能。

按需治療的閉環系統

Figure 8展示了集成感知與治療功能的智能傷口護理系統。

這些系統不僅能夠監測傷口狀態，還能根據監測結果自動釋放藥物或施加物理治療。

溫度和pH的實時監測可以觸發加熱器激活藥物釋放，電刺激則能夠促進細胞遷移和血管生成。

研究表明，這種組合療法在糖尿病大鼠的慢性傷口愈合中顯示出顯著的加速效果。

產業化前景與挑戰

智能傷口敷料市場根據文章內容摘錄，全球市場規模預計從2023年的8.1億美元增長到2033年的29億美元，年復合增長率達13.6%。

但產業化面臨的挑戰同樣嚴峻。監管審批的復雜性是最大障礙。

這類產品往往需要同時滿足醫療器械和藥物的雙重標準。

成本控制、制造一致性、長期穩定性都是需要突破的技術瓶頸。

Figure 9展示了面向未來的發展概念：

直接在縫合線上打印傳感器和藥物釋放系統、基于醫生診斷的按需定制水凝膠敷料、以及機器學習輔助的智能生產線。

重新定義傷口愈合的未來

從被動治療到主動監測，從經驗判斷到數據驅動，從單一功能到多元整合。

打印電子學正在重新定義我們對傷口護理的認知。

當然，技術的成熟需要時間。

生物可降解材料的性能穩定性、多傳感器的交叉干擾、大規模制造的質量控制，這些都是橫亙在理想與現實之間的技術鴻溝。

但正如3D打印從概念走向產業一樣，智能傷口監測也必將從實驗室走進千家萬戶的醫療箱。

或許在不遠的將來，每個人的急救包里都會有一片智能敷料，它不僅能保護傷口，還能實時告訴你愈合的進度，甚至在發現感染征象時主動釋放抗生素。

那時候，我們對待傷口的方式，將不僅僅存在于科幻片當中。

文章來源：

本文基于發表在《npj Flexible Electronics》期刊上的研究論文《Convergence of biocompatible printed electronics and sensing in wound dressings: a leap forward in sustainable health monitoring》。該研究由Silicon Austria Labs、Hasselt University、imec等多家機構的研究團隊聯合完成，第一作者為Manoj Jose，通訊作者為Wim Deferme。論文發表時間為2025年，DOI: 10.1038/s41528-025-00421-8。

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