ACS Nano | 用于伤口愈合监测的高弹传感玉米蛋白电纺纤维

以下文章来源于ACS材料X ，作者ACS Publications

英文原题：Highly Elastic and Strain Sensing Corn Protein Electrospun Fibers for Monitoring of Wound Healing

通讯作者：蒋秋冉，东华大学

背景介绍

伤口愈合过程中，突发或渐进式伤口过量变形会引起继发性损伤，如若不及时发现可能引起感染等伤口恶化情况，甚至造成死亡。然而严重的伤口损伤导致皮肤的多功能传感性大幅减弱，或有部分缺失有效表达能力的患者（如植物人），难免发生对继发性损伤探知与表达的延迟或阻滞情况。因此伤口监测与伤口护理是同等重要的一环。尽管目前应变传感器已广泛应用于运动监测，但对伤口的监测的研究大都停留在传感与修复功能分离的状态，传感装置安装在伤口周边，可能引起对伤口的进一步损伤，且较难收集精准的原位信号，因此急需能将组织修复功能与应变传感功能一体化的原位皮肤修复监测技术。鉴于与细胞外基质相似的化学组成与结构，蛋白超细纤维在组织工程领域备受青睐，但难以实现伤口原位实时监测功能，主要因为伤口原位修复与检测需同时满足三个要求：具湿态宽幅高弹性、具柔性与渗透性（无封装）、具长效低阻传感通路，因而极具挑战。

文章亮点

近日，东华大学蒋秋冉副教授团队在ACS Nano上发表了用于伤口愈合监测的高弹传感玉米蛋白电纺纤维的研究。研究者们在实现玉米蛋白超细纤维湿态宽幅高弹特性的基础上，通过建立结合层与传感层，成功构筑兼具组织修复与应变传感特性的无封装超细纤维传感支架。

首先将对活泼氢具有高反应活性的乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）和富有活泼氢结构的玉米醇溶蛋白（ZE）结合，通过调控复合比例与处理参数，成功实现蛋白超细纤维基底的高拉伸性（360%）与超高弹性（99.91%弹性回复率）（图1）。

随后，在高弹蛋白超细纤维上构筑聚多巴胺（PDA）结合层与银传感层，形成超细纤维传感支架。其超细纤维结构与PDA层结构，可调控传感支架的应变传感范围及灵敏度，进而在无封装的条件下，不仅实现传感支架的宽应变（264%）、高灵敏（GF 210.55）、响应快速（<70 ms）、循环稳定、长效服务（>30天）等传感特性，还兼具弯曲及弯曲方向监测的功能（图2）。

该无封装应变传感支架，可发挥其蛋白超细纤维基底优势，不仅能够促进细胞生长，加速伤口闭合以及皮肤组织的重建（图3），还可以跟踪体内外伤口组织形变，并在伤口过度变形时，触发警报 (图4)。

总结/展望

本研究成功构筑了兼具组织修复功能和创口组织应变原位监测功能的传感支架，该支架不仅具有促进组织修复功能的可渗透蛋白超细纤维结构，还可实现宽幅、高灵敏、快速响应、稳定长效的创口应变监测，提供伤口的修复监测与预警，从而有效降低继发性损伤带来的二次伤害。本研究所建立的蛋白传感支架构筑技术具有更广阔的应用潜力，可用于开发其他对生物相适性具有要求的蛋白超细纤维电子器件，如智能电子皮肤、运动监测与训练器件、人机交互部件等。

相关论文发表在ACS Nano上，东华大学博士研究生刘璐和硕士研究生李冉为文章的共同第一作者，蒋秋冉副教授、崔文国教授为通讯作者。

通讯作者信息：

蒋秋冉 副教授

蒋秋冉，东华大学纺织学院高技术纺织品系，副教授，浦江学者，中国纺织工程学会、中国纺织工业联合会、中国产业用纺织品行业协会会员，任《现代纺织技术》青年编委。主持包括国家自然科学基金（青年基金）、教育部留学回国人员科研启动基金、浦江人才计划等项目。主要研究微纳米功能纺织材料，获得中国循环经济协会科学技术奖、中国纺织工业联合会科学技术奖、中国商业联合会科学技术奖，在包括Trends Biotechnol., Acta Biomater., Nanoscale, Sep. Purif. Technol., Compos. Pt. B-Eng., Compos. Sci. Technol., Macromolecules等期刊上，发表SCI论文55篇，总引用2001次，单篇最高引用367次，参与撰写1部英文专著。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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