用于创伤修复和监测的纳米膜传感器及其制备方法和用途与流程

本技术涉及一种用于创伤修复和监测的纳米膜传感器及其制备方法和用途，属于柔性纳米膜传感器领域。

背景技术：

1、创伤是医学领域尤为重要的问题之一。目前，对于创伤愈合、修复及监测的研究已逐渐受到医学科学家的重视。现有技术中，市售的伤口修复材料如敷料、止血粉或者生物胶水等，虽然针对性强但功能较为单一。关于高性能、多功能伤口修复材料的研究，主要还是聚焦在伤口封闭或止血性能的提升，以及通过负载药物的方式赋予此类修复材料以抗菌、抗炎等治疗功能，对于更高效智能的伤口修复及监测材料的研究仍然较少。

2、柔性生物传感器是一种贴附在生物组织表面，将ph、温度、湿度以及应力应变等输入信号转化成相应的电信号输出的智能材料。目前，所述的柔性生物传感器一般是由柔性基体材料和导电材料制成的复合材料，在电子皮肤、医疗保健、运动器材以及纺织品等领域广泛应用。通常，柔性传感器采用的基体材料为具有良好柔韧性、透明性和稳定性的聚二甲基硅氧烷(pmds)，但这种材料对机体呈惰性，且难以通过材料改性而赋予其特殊的功能(如止血、抗菌以及药物负载)。此外，一些柔软、低模量的高分子材料(如聚乙烯醇、聚酯、聚酰亚胺等)也被制成具有一定厚度的贴片，通过粘合剂固定在无创的皮肤表面来使用，但此类材料在创伤伤口表面应用时存在生物安全隐患。针对此问题，近年来出现一些用水凝胶这种生物相容性好、微观多孔的材料作为柔性传感器基体的研究，但这类块状贴片应对复杂表面形貌的伤口时，往往由于柔顺性不足而难以获得良好的贴合性和固定性，后续容易受伤口周围形变而脱落，故需要增加外源性粘合剂或通过复杂的化学改性工艺获得改善的粘附性，由此也对传感器的电学性能造成一定负面影响，应用前景存在局限性。

3、此外，目前的柔性生物传感器大多通过缝合、胶带或粘合剂的方式固定在组织表面。其中，缝合线不仅对患者造成额外的损伤，而且会在缝合处产生应力集中，最后导致传感器脱落；胶带是现今最为常用的传感器固定手段，然而其对复杂形貌组织适应性差，而且大部分胶带不耐水，因此体内植入类生物传感器大多无法用胶带固定；通过粘合剂固定的柔性传感器，由于胶水的渗透性或腐蚀性，影响传感器的本身柔性和传感灵敏度。总而言之，现有的柔性传感器固定手段，会影响其使用的稳定性、舒适性和传感灵敏度。

4、因此，亟需开发兼具良好柔性、粘附性、稳定性、安全性和舒适性，传感灵敏度高，且能够促进创伤修复，尤其是复杂表面形貌的伤口修复和/或有效对伤口周围的生理信号进行监测的传感器。

技术实现思路

1、为改善上述问题，本发明提供一种传感器，其中所述传感器包括：基底和碳纳米管层，其中所述碳纳米管层的一面附着于所述基底的表面，另一面设置有电极。

2、根据本发明的实施方案，所述碳纳米管层包含聚内酯和分布于所述聚内酯中的碳纳米管。优选地，所述聚内酯选自聚己内酯(pcl)、聚乳酸-羟基乙酸共聚物(plga)、聚左旋乳酸(plla)中的至少一种。

3、根据本发明的实施方案，所述碳纳米管层中，所述聚内酯和所述碳纳米管的重量比可以为1：0.8-1.2。

4、根据本发明的实施方案，所述碳纳米管层还可以包含卤代烃，例如氯代烷烃，如二氯甲烷和/或三氯甲烷。

5、根据本发明的实施方案，所述碳纳米管层中，卤代烃的重量百分比含量在0.06％或更低，优选0.05％或更低。

6、根据本发明的实施方案，所述碳纳米管层的另一面设置有两个电极。优选地，所述两个电极分别位于所述碳纳米管层的两端。

7、根据本发明的实施方案，所述电极为金属导体，例如银。本领域技术人员应当理解，对于所述导体的含量没有特别限定，只要其能够以导电所需要的量分别分布于所述碳纳米管层的两侧即可。

8、根据本发明的实施方案，所述基底为包含聚合物的膜，优选为聚合物膜。优选地，所述聚合物可以是水溶性聚合物，例如聚乙烯醇(pva)。优选地，所述基底为具有柔性的膜，例如柔性纳米膜。例如，所述基底作为所述传感器的牺牲层。

9、根据本发明的实施方案，任选地，所述传感器还可以包括额外的剥离层。所述剥离层可以在需要时与基底分离。作为实例，所述剥离层的材料可以为硅片。

10、根据本发明的实施方案，所述传感器为柔性传感器，例如柔性纳米膜传感器。

11、本发明还提供所述传感器的制备方法，所述制备方法包括在基底的表面上涂覆碳纳米管层，以及在碳纳米管层不与基底接触的另一表面上涂覆电极，从而获得所述传感器。

12、根据本发明的实施方案，所述制备方法中，可将包含碳纳米管的聚内酯(如聚己内酯)溶液涂覆于基底表面，优选旋涂于基底表面。

13、优选地，所述包含碳纳米管的聚内酯溶液中包含溶剂。所述溶剂可以为卤代烃，例如氯代烷烃，如二氯甲烷和/或三氯甲烷。

14、根据本发明的实施方案，所述包含碳纳米管的聚内酯溶液中，聚内酯的浓度为10～30mg/ml，例如10mg/ml、11mg/ml、12mg/ml、13mg/ml、14mg/ml、15mg/ml、16mg/ml、17mg/ml、18mg/ml、19mg/ml、20mg/ml、21mg/ml、22mg/ml、23mg/ml、24mg/ml、25mg/ml、26mg/ml、27mg/ml、28mg/ml、29mg/ml或30mg/ml。

15、根据本发明的实施方案，所述包含碳纳米管的聚内酯的溶液中，碳纳米管的浓度为15～25mg/ml，例如15mg/ml、16mg/ml、17mg/ml、18mg/ml、19mg/ml、20mg/ml、21mg/ml、22mg/ml、23mg/ml、24mg/ml或25mg/ml。

16、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括在基底的表面上涂覆碳纳米管层后，干燥所述碳纳米管层，然后在干燥后的碳纳米管层不与基底接触的另一表面上涂覆电极。

17、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括在碳纳米管层不与基底接触的另一表面上涂覆电极后，干燥涂覆的电极。

18、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括制备基底。例如，在剥离层的表面上涂覆聚合物的溶液，例如聚乙烯醇的溶液。优选地，在剥离层的表面上旋涂聚合物的溶液，例如聚乙烯醇的溶液。

19、根据本发明的实施方案，所述包含聚合物的溶液中，溶剂可以为水。

20、根据本发明的实施方案，所述包含聚合物的溶液中，聚合物的重量百分比含量可以为5～50wt％，例如5～30wt％，如10wt％、15wt％、20wt％、25wt％或30wt％。

21、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括在制备基底后，干燥所述基底。

22、根据本发明的实施方案，所述制备方法还包括在制备基底后，干燥所述基底，然后在基底的表面上涂覆碳纳米管层。

23、根据本发明的实施方案，当使用旋涂方式涂覆时，每一个旋涂步骤的速度可以彼此独立地选自300～3000rpm，例如500rpm、1000rpm、1500rpm、2000rpm、2500rpm或3000rpm。作为实例，当使用旋涂方式涂覆基底时，旋涂速度可以为2000rpm；或者，当使用旋涂方式涂覆碳纳米管层时，旋涂速度可以为1000rpm。

24、根据本发明的实施方案，所述干燥可以为室温干燥，如室温下风干。

25、本发明还提供一种医疗装置，其中所述医疗装置包括上文所述传感器。

26、根据本发明的实施方案，所述医疗装置还包括与所述传感器电极连接的导线和与所述导线连接的电流检测装置。

27、根据本发明的实施方案，所述医疗装置还包括力学检测单元、数据分析单元和/或显示单元。

28、本发明还提供所述传感器的用途，其中所述传感器用于下列目的中的一种或多种：治疗创伤、监测伤口应力变化，或监测人体的其他物理或生理信号。

29、本发明还提供所述传感器的用途，其中所述传感器用于制备医疗装置，所述医疗装置用于下列目的中的一种或多种：治疗创伤、监测伤口应力变化，或监测人体的其他物理或生理信号。

30、有益效果

31、发明人针对组织创面形貌复杂、流血、感染等情况，以及现有伤口修复材料如敷料、止血粉或者生物胶水等功能较为单一、关于对智能型伤口修复材料的研究仍然较少、缺乏多功能的智能伤口修复材料等问题，开发了具有高组织粘附性的柔性纳米膜传感器，打破传统柔性传感器对固定方式(如缝合线、胶带和胶黏剂固定)的限制，同时实现伤口修复及对伤口愈合过程中产生的周围组织应力(如伤口炎症期肿胀、后期收缩等产生的应力)进行实时监测，在其他人体物理、生理信号监测方面具有优异的应用前景。