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        科技資訊
        紡織工程技術在醫療保健方面的進步
        時間:2018年10月9日  來源:EDN電子技術設計網

            隨著技術的進步不可阻擋地向前進,研究人員發現了許多更好的新應用。例如,紡織品傳統上由布料制成,例如20年來人們一直用微纖維布來清潔眼鏡?,F在,由塑料和粘合劑制成的紡織品也佩戴在了身體上,但不是用作衣服,而是被用于醫療保健領域。例如,對于用戶開車犯困的情況,可以采用打印傳感器來發警告。讓我們看看紡織品是如何演進來用于醫療保健等應用的。 

        遠程患者監控

          今天的IoT互聯可穿戴設備(如Fitbit或Apple Watch),可以讓醫生遠程監控患者。在接下來的五年中,我們可以期待通過這些設備實現IoT遠程監控,記錄生命體征,并將數據傳輸給醫生。但是,我們可以使用帶生物傳感器的電子紡織品(eTextile)來更進一步。 

          就疾病跟蹤來說,醫生可以使用APP來遠程跟蹤糖尿病或萊姆病等疾病。我們可以通過電子紡織品收集數據,將其發送到這些APP來記錄信息,然后將其傳遞給醫生。這樣,患者去往醫院的次數就可以減少,而醫生也可以分析更多的數據。如果數據通過智能手機上的某個APP來傳送,患者甚至可以看到自己與所跟蹤疾病相關的生命體征和重要信息。 

          通過將遠程監控和遠程醫療相結合,醫生可以基于來自電子紡織品的生命體征以及遠程診療所提供的描述和圖像(借助智能手機的相機就可輕松實現),獲得診斷患者所需的所有信息。這樣,醫生就可以在無需患者預約來院的情況下開具處方或治療計劃,而對患者進行治療。這對于住在偏遠地區的農村患者來說尤其有益。 

        智能繃帶

          智能繃帶是由復合纖維制成的紡織品,內有一個核心電加熱器,并由含有熱敏藥物載體的水凝膠所覆蓋。通過纖維的電流可用智能手機來控制,從而加熱水凝膠,激活所選藥物載體,并釋放其所含藥物成分??梢允褂枚喾N藥物制成一款智能繃帶紡織品,每種藥物具有不同的釋放特征。 

         

        圖:馬薩諸塞州梅德福市塔夫茨大學的智能繃帶原型。(來源:NIH圖片庫)

          許多應用都對這種技術產生了興趣。通過皮膚給藥,醫護人可確保其病房在正確的時間獲得正確的藥物——這比吞服藥丸或皮下注射更方便。然而,其更大價值是戰場應用。戰時,傷兵經常會受到多處損傷,且更容易受到感染。智能繃帶不僅有助于防范于此,還可以加速治療過程,使士兵能夠更快重返戰場。 

        為燒傷患者打印皮膚

          來自西班牙馬德里卡洛斯三世大學的科學家,使用3D打印技術生產了合成人體皮膚紡織品。他們在稱為生物打印的工藝中使用了生物成分,而不是傳統3D打印機所用的塑料。 

          在該大學2017年初的新聞發布會上,研究人員簡述了兩種不同工藝:“從細胞庫中大量生產同種異體皮膚,用于工業過程;從患者自身細胞中逐個創建自體皮膚,用于治療用途,例如嚴重燒傷治療。” 

          合成皮膚使用生物墨水,試圖復制真實皮膚中的層。使用正確的生物成分來對抗惡化,是成功的關鍵。“了解如何混合生物成分,在什么條件下與其一起工作不會使細胞惡化,以及如何正確地沉積產品,對系統來說至關重要。”研究員Juan Francisco del Cañizo表示。 

          計算機控制整個過程,通過注射器將生物墨水“以有序的方式沉積在打印臺上,然后生成皮膚。”3D打印機首先打印具有角質層的表皮,即皮膚外層。接下來是真皮,然后是一層成纖維細胞,可以產生膠原蛋白——這種蛋白質可使皮膚具有強度和彈性。結合起來,我們離不再需要從身體其他部分取皮的皮膚移植就不遠了。 

          在短短半小時內,研究人員就能生成100平方厘米的合成皮膚。他們還建議說,可以使用患者自己的細胞來生成合成皮膚——這本質上是對肌膚紋理進行個性化處理,可以更好地匹配每位患者。在這種情況下,燒傷患者將無需再擔心皮膚移植;皮膚仍是自己的皮膚,但它不是取自身體的另一部分,而是由計算機打印出來的。 

          使用患者自己的細胞來合成皮膚的另一個有趣的應用是:藥物測試。人可能對藥物過敏,這樣,藥物測試人員就可避免對活人進行測試的危險,取而代之則可僅測試一小塊合成皮膚,配以該人的DNA,就可看到是否有任何反應。 

          無論是塑料還是合成人體皮膚,紡織品都在改變醫療保健的未來。在合成皮膚問世之際,我們可能不再需要從身體某一部分切割一塊皮膚然后移植到另一部分,而電子紡織品則可能將數據無線傳輸到APP,然后再發送給醫生。遠程監控可以減少患者跑醫院和門診預約的次數。最后,智能繃帶可以改變戰場藥品的管理方式,使士兵能夠更快愈合,更快重返戰場。

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