可溶解的“声学创可贴”:既能封住胃部伤口,又能及早发现漏液

作者: aeks | 发布时间: 2026-04-18 02:01 | 更新时间: 2026-04-18 02:01

学科分类: 临床医学 材料科学与工程 生物医学工程 药学

胃部手术(如胃癌切除、溃疡治疗或减重手术)后,吻合口漏是一种高发且致死率高的严重并发症,可引发感染、脓毒症、住院时间延长和治疗成本增加。目前临床诊断主要依赖症状观察、内镜检查、引流液分析和影像学检查(如增强CT),但这些方法存在侵入性强、检查间隔长、发现晚等问题;而含造影剂的检查还可能加剧腹腔炎症,反复CT又带来辐射累积风险。

为解决上述难题,本研究提出一种“植入-穿戴”一体化新策略:仅需植入一种生物可吸收水凝胶贴片作为唯一植入物,配合体外可穿戴超声阵列,实现无电子芯片、无线、连续监测。该水凝胶由明胶甲基丙烯酰胺(GelMA)、海藻酸钠(SA)和碳酸钙纳米颗粒(CaCO₃ NPs)构成,安全无毒、生物相容性好。当发生胃液泄漏时,胃酸与CaCO₃反应释放CO₂,生成大量微米级气泡;这些气泡不仅显著增强超声回波信号(信噪比达40 dB),还在基础频率(约1.9 MHz)和二次谐波(约3.8 MHz)上同步放大,使体外超声设备能从时间和频率两个维度精准识别泄漏——既避免邻近组织干扰,又可区分普通胃内气体(只增强基础频)与真实泄漏。更重要的是,该反应同时触发海藻酸钠的二次交联,使水凝胶网络更致密,从而提升密封强度、延缓降解,并将监测窗口延长至8小时以上。

该贴片可通过腹腔镜微创植入,术后无需额外操作;若未发生泄漏,它会在数天内自然降解;若发生泄漏,则持续发挥密封与监测双重功能,直至伤口愈合。研究团队同步开发了柔性可穿戴超声阵列(4×4单元,厚度仅1.28 mm),具备优异弯曲适应性和腹部穿透能力(模拟证实可穿透超30 mm多层组织),配合信号处理算法,实现了毫米级空间定位精度。在大鼠胃穿孔模型中验证表明:该系统可在1小时内检出泄漏,准确区分短期渗漏与持续漏出,并通过信号强度变化和空间扩散趋势评估漏出严重程度;组织学分析进一步证实,该水凝胶不仅无明显炎症反应,还能促进新生血管形成(CD31表达提升3.3倍)和肌层收缩(α-SMA提升2.1倍),加速伤口愈合。综上,该技术摒弃了传统植入式电子器件面临的微型化难、不可降解、供电复杂等瓶颈,以‘材料即传感器’的创新思路,为胃术后管理提供了一种安全、便捷、早预警、可闭环的全新解决方案。

DOI: 10.1126/sciadv.aec6857

标签: 可吸收水凝胶 可穿戴超声 早期检测 胃吻合口漏 酸响应材料