Advanced Healthcare Materials:基于图像识别技术的智能创可贴

作为一种生活必需品,创可贴广泛用于包扎伤口,消炎抗菌。但是,当前市售的创可贴形状和大小都是固定的,而伤口的形状大都是不规则的。二者形状上的不匹配可能会造成以下不良后果:一是创可贴的尺寸偏小,不能覆盖所有的伤口区域,未覆盖的伤口区域便不能很好愈合;创可贴尺寸过大则会造成材料的浪费,还有可能影响周围正常皮肤组织(造成皮肤发白等)。当前,人工智能技术正加速改变我们的生产和生活方式。作为人工智能的一个重要领域,图像识别技术融合了视觉分析、数据融合等手段,能识别各种不同模式的目标和对像,在智能导航、临床诊断和环境监测等研究中有着广泛的应用。

北京科技大学生物传感中心许太林和深圳大学人工智能与数字经济张学记教授团队联合研发了一款能匹配伤口形状的智能创可贴。该团队利用图像识别技术快速获取伤口轮廓数据。该团队设计编写了特定的计算机代码,利用伤口区域和正常皮肤图像之间的色差,将伤口的位图图像自动生成矢量图像,导入到计算机中建模,进而生成数字化的伤口文件。文件经3D打印机读取后可打印出具有特定形状的活性材料。本文中创口贴的活性成分采用了掺有银纳米粒子的明胶基的水凝胶,能有效抑制细菌生长。动物实验表明,相较于不加创可贴和形状不匹配的创可贴的对照组而言,具有伤口匹配特征的智能创可贴能显著加速小鼠的伤口愈合速率,表皮和胶原的恢复状况也更好。这主要得益于智能创可贴能精确匹配伤口形状,将药物精确地释放到伤口位点。

研究者相信,这种智能创可贴有着很高的商业化应用潜力,可以同现有的商业运行模式相结合。例如,伤口的识别过程可以通过线上的渠道进行,结合线下的创可贴打印,对接医疗机构和患者。或许有一天,患者可以像订外卖一样方便快捷地订制、订购这种带有形状匹配功能的创可贴。这项研究融合了计算机、物联网,材料制备与加工、生物医学工程等交叉学科技术,是多学科的合作的典型案例,相关论文在线发表在 Advanced Healthcare Materials (DOI:10.1002/adhm.202000941)上。