纳米传感器可以预防感染

“单壁碳纳米管在绷带内就能识别出感染通过检测过氧化氢的浓度，”罗克斯伯里说。

罗克斯伯里表示，到目前为止，将纳米管用于这一目的的挑战一直是将它们固定在生物相容的方式上，这样它们就能对周围环境保持敏感。“封装碳纳米管的微纤维完成了这两项任务，”罗克斯伯里说。“纳米管不会从材料中滤出，但它们对伤口内的过氧化氢保持敏感。”

“聪明的绷带将由一个小型的可穿戴设备，它可以无线(光学)检测绷带内碳纳米管发出的信号。然后，信号可以被传输到智能手机类型的设备，然后自动提醒患者或医疗服务提供者。

罗克斯伯里说:“这个设备将只用于诊断目的。”“然而，人们希望该设备能在早期诊断感染，从而减少抗生素的使用，并防止采取截肢等极端措施。”我们设想这对那些患有糖尿病，其中的管理慢性伤口是例行公事。”

发表在《高级功能材料》(Advanced Functional Materials)杂志上的一篇文章进一步描述了智能绷带背后的技术。Roxbury、Safaee和URI博士生Mitchell grave撰写了这篇文章。

Safaee于2020年12月在URI完成了化学工程博士学位，在来URI之前，作为本科生学习了如何制造聚合物纤维。“Roxbury教授非常支持基于碳纳米管设计可穿戴技术的想法，我很高兴能领导这个项目，”Safaee说。

Safaee在Fascitelli先进工程中心的罗克斯伯里纳米生物工程实验室工作，使用了几种先进技术使绷带成为现实。Safaee说:“我们设计并优化了微制造工艺，将纳米传感器精确地放置在纺织品的单个纤维中。”“我们使用尖端显微镜来研究我们生产的材料的结构。我还使用了一个自制的近红外光谱仪来优化纺织品的光学特性。”

探针系统:纳米传感器被放置在纺织品的单个纤维中。

来源:图片由Daniel Roxbury提供

该项目的下一阶段将包括验证绷带在培养皿中是否能正常工作，培养皿中有从伤口中找到的活细胞。罗克斯伯里说:“我们将使用的这些细胞被称为成纤维细胞和巨噬细胞(白细胞)，它们在致病菌存在的情况下产生过氧化氢。”“如果一切顺利，我们将在老鼠身上进行‘体内’试验。到那时，我们就会找到一个专门研究这些动物伤口模型的合作者。”

测试主要集中在小的绷带样品上，但这项技术可以很容易地应用到大得多的绷带上。罗克斯伯里说:“在规模上真的没有限制。“事实上，这项技术在大绷带上最有用。更大的绷带在移除和重新粘贴时更麻烦，但我们的设备不需要移除就能进行检测。”