應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的智能纖維

GlennaB.Musante譯/何帆

（譯自AATCCReviewMay/June2015Vol15,No.3）

眾所周知紡織品對(duì)人體具有保護(hù)功能，用具有防彈功能的面料生產(chǎn)防彈衣能夠保障警務(wù)人員的人身安全，防火面料能夠保證消防員沖進(jìn)火場(chǎng)時(shí)不被火焰燒傷。

然而，你想過(guò)嗎，如果紡織品不僅能起到保護(hù)作用，還能幫助人們恢復(fù)健康會(huì)怎樣？例如，有一種纖維可以裝載藥物，被植入人體后能夠加速病人的康復(fù)。還有一種纖維可以監(jiān)控病人心跳速率，同時(shí)在發(fā)生緊急情況時(shí)及時(shí)提醒醫(yī)生。

盡管這些聽(tīng)上去有點(diǎn)像科幻小說(shuō)，這些智能纖維、紡織品已經(jīng)被開(kāi)發(fā)出來(lái)了，很快，它們就會(huì)在醫(yī)療領(lǐng)域大顯身手。

全球知名市場(chǎng)研究公司——透明度市場(chǎng)研究（TransparencyMarketResearch）發(fā)布的報(bào)告稱，隨著醫(yī)療保健市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，智能紡織品市場(chǎng)的規(guī)模將從2013年的15.3億美元躍升至2020年的38.2億美元。

以下將介紹四種不同的智能纖維、智能紡織品，以及它們?cè)卺t(yī)療保健方面的功效。

載藥纖維

Tissuegen公司生產(chǎn)的一款叫做Elute纖維的智能纖維產(chǎn)品能夠能夠攜帶藥物，用于人體內(nèi)。Tis?suegen公司總裁兼首席執(zhí)行官ChristopherKnowles介紹，這種纖維由科生物降解的多聚物制成，能夠織造成一種可被植入人體的裝置，或用作傷口縫合線。

由于這種纖維是可生物降解的，它的作用方式與溶解型縫合線類似，能夠在人體內(nèi)逐漸消融，沒(méi)有任何殘留物。Tissuegen公司創(chuàng)始人兼財(cái)務(wù)總監(jiān)KevinNelson解釋說(shuō)：“它們進(jìn)入人體后，幫助人體恢復(fù)，之后逐漸溶解，所以最終剩下的只有人體的自然組織?！?/p>

Nelson說(shuō)，除了能夠添加藥物成分，Elute纖維還能夠承載多種生物制劑，例如生長(zhǎng)因子、酶，甚至具有活性的病毒。他說(shuō)，這種纖維能夠容納同種分子，引導(dǎo)神經(jīng)在創(chuàng)面上重新愈合，智能纖維通過(guò)物理和藥物雙重作用引導(dǎo)神經(jīng)生長(zhǎng)。能夠提供結(jié)構(gòu)上的引導(dǎo)，幫助創(chuàng)傷愈合，即使是人體自身或采用其他治療方法無(wú)法治愈的傷口通過(guò)這種方法也能夠長(zhǎng)好。

Knowles說(shuō)，這家公司最近與大學(xué)和私人研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)合作，共同開(kāi)發(fā)Elute纖維，相信這項(xiàng)技術(shù)將在三到五年內(nèi)被用于病人護(hù)理。TissueGen公司正致力于醫(yī)療市場(chǎng)的三個(gè)領(lǐng)域——藥物傳遞，神經(jīng)再生（包括脊椎損傷），以及組織工程（例如心血管領(lǐng)域）。

“如果能夠用臨時(shí)人工動(dòng)脈替換病變的人體自身血管，使健康的人體自身血管在原位重生，將對(duì)心血管藥物產(chǎn)生革命性的影響，并形成新的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)?！盞nowlees說(shuō)。

電子纖維

智能纖維同樣也是拉瓦勒大學(xué)光學(xué)、光電子與激光中心的研究重點(diǎn)。拉瓦勒大學(xué)光電子創(chuàng)新研究室技術(shù)轉(zhuǎn)化負(fù)責(zé)人JeffViens說(shuō)，研究人員已經(jīng)研制出了一種具有電子功能的纖維，能夠被織造成紡織品用于多種醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域。

Viens說(shuō)，這種纖維非常小，直徑只有100-150微米，是多種材料的復(fù)合體。纖維中心由非常纖細(xì)的強(qiáng)導(dǎo)電材料如銀、銅等構(gòu)成，外圍包裹具有保護(hù)作用的玻璃材料復(fù)合層和聚合物涂層。

保護(hù)層使得這種纖維制成的織物能夠防水、抗污、耐熱、抗腐蝕。“有了保護(hù)層，具有酸堿性的液體或化學(xué)物質(zhì)就無(wú)法破壞纖維中的電子。外層的聚合物能夠阻擋其他物質(zhì)，保證纖維中的電子完好無(wú)損?！盫iens說(shuō)。

這種智能纖維目前正處于研究階段，Viens說(shuō)，他們正在探索智能纖維在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，讓病人穿上這種纖維制成的服裝，就可以監(jiān)測(cè)他的心率。如果心率異常，這種服裝就能迅速將這一信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳給病人的主治醫(yī)生，情況緊急時(shí)甚至能直接呼叫救護(hù)車。

除此之外，智能纖維制成的織物還能被用作沖擊傳感器，幫助和保護(hù)那些摔倒的老人?！叭绻麄兯さ沽?，這種織物能夠感應(yīng)到機(jī)械振動(dòng)，即使老人無(wú)法自己站起來(lái)呼叫911，這一信息也能被傳送到應(yīng)急中心?！盫iens補(bǔ)充道。它還能與GPS相連，用于搜尋和援救那些患有阿爾茨海默氏病的患者。

智能短襪

Sensoria公司市場(chǎng)營(yíng)銷和業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Alick Law說(shuō)，摔倒感應(yīng)和保護(hù)只是Sensoria智能短襪醫(yī)療功能中的一項(xiàng)。

這款產(chǎn)品能夠測(cè)量足底壓力，并將數(shù)據(jù)傳送至手機(jī)上的APP，已經(jīng)在市場(chǎng)上出售，作為健身愛(ài)好者的輔助裝備。這款襪子的底部裝有3個(gè)由特殊面料制成的壓力感應(yīng)器，它們之間由導(dǎo)電纖維連接。導(dǎo)電纖維將數(shù)據(jù)上傳到腳踝處的電子裝置中，它不僅為感應(yīng)器提供電源，內(nèi)部還配有藍(lán)牙，能夠?qū)⑺鸭降臄?shù)據(jù)上傳至手機(jī)。

Law說(shuō)，現(xiàn)在公司正在與醫(yī)療保健器材生產(chǎn)方面的合作伙伴討論如何將這款智能短襪用于臨床醫(yī)療?！拔覀冋J(rèn)為能夠通過(guò)這款產(chǎn)品提升患者的滿意度，同時(shí)在醫(yī)療保健器材商和患者間建立良好的關(guān)系?！?/p>

除了能夠保護(hù)摔倒患者，這款智能短襪在糖尿病醫(yī)療領(lǐng)域還有巨大潛力，對(duì)易患足部潰瘍的糖尿病患者起到幫助作用?！斑@種襪子能夠幫助病人得到信息反饋，如果足部皮膚發(fā)生較大改變，智能短襪能夠及時(shí)向病人報(bào)警。如果這一情況持續(xù)發(fā)生，我們能將報(bào)警范圍擴(kuò)大至他的家人以及主治醫(yī)生?！?/p>

Law說(shuō)，他們正在開(kāi)發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，讓醫(yī)生能夠同時(shí)觀測(cè)多個(gè)穿智能短襪患者的數(shù)據(jù)信息?！叭绻颊咧皝?lái)就診過(guò)，即使在幾星期或幾個(gè)月里他沒(méi)有再來(lái)看過(guò)病，醫(yī)生也能通過(guò)智能襪子上傳的數(shù)據(jù)了解他的情況，防止病情惡化?！?/p>

Edema長(zhǎng)襪

另一款能夠幫助醫(yī)護(hù)人員對(duì)病人情況進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控的智能紡織產(chǎn)品叫Edema長(zhǎng)襪，它由Ohma?texApS公司下屬的EdemaApS公司開(kāi)發(fā)。

Edema長(zhǎng)襪最初用來(lái)監(jiān)控心臟衰竭病人的病情，Edema是水腫的意思，由過(guò)量液體積聚造成。當(dāng)心臟衰竭發(fā)生時(shí)，心臟不能正常泵出血液，導(dǎo)致血液在身體下部積聚，引起水腫。即使患者呆在家中，也能通過(guò)Edema長(zhǎng)襪監(jiān)控可能發(fā)生的任何危險(xiǎn)情況。除此之外，Edema長(zhǎng)襪能夠反映孕婦先兆子癇（主要癥狀為水腫）的發(fā)生。

Edema長(zhǎng)襪最初由奧胡斯大學(xué)的J.Michael Hasenkam教授研發(fā)成功，他的初衷是尋找一種簡(jiǎn)便高效的方法監(jiān)測(cè)心臟衰竭病人接受治療后的恢復(fù)情況。據(jù)公司網(wǎng)站介紹，Ohmatex公司開(kāi)發(fā)的這款產(chǎn)品采用了“集成紡織應(yīng)變式傳感器”來(lái)監(jiān)測(cè)病人腿部體積的變化。從智能襪上收集的數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備上或以加密郵件形式發(fā)出。

不過(guò)，Edema長(zhǎng)襪并非Ohmatex公司開(kāi)發(fā)的用于醫(yī)療領(lǐng)域的唯一一款智能紡織品。據(jù)Ohmatex公司市場(chǎng)協(xié)調(diào)員RachaelSterrett說(shuō)，他們正在為歐洲航天局開(kāi)發(fā)服裝，其中融合了三種傳感器技術(shù)——肌電傳感器檢測(cè)肌肉活力，近紅外傳感器檢測(cè)特定肌肉組織中含氧量變化，體積描記傳感器測(cè)量體積變化。她說(shuō)：“這款智能服裝在醫(yī)療領(lǐng)域也有著潛在的應(yīng)用價(jià)值，由其對(duì)于心臟和腎衰竭病人的治療?！?/p>

智能的未來(lái)

Viens認(rèn)為，智能纖維及紡織品在醫(yī)療行業(yè)有著廣闊的發(fā)展前景，它提供了一種信息互通的醫(yī)療方式。“人們不再愿意花很長(zhǎng)時(shí)間去醫(yī)院看病?！彼f(shuō)，“醫(yī)院的治療費(fèi)用很高，而且不適合長(zhǎng)時(shí)間呆在那兒，人們更想能夠呆在家里就享受到優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療保健服務(wù)?！?/p>

除此之外，智能纖維、織物能夠保證患者的忠誠(chéng)度。擁有智能織物的患者絕不會(huì)錯(cuò)過(guò)他們的治療?！拔覀兏鶕?jù)智能織物反饋的數(shù)據(jù)，在最適當(dāng)?shù)臅r(shí)間點(diǎn)給予患者適當(dāng)?shù)闹委?，一旦錯(cuò)過(guò)這個(gè)最佳手術(shù)治療時(shí)間，手術(shù)效果就會(huì)打折了。”Nelson說(shuō)。

Law相信，患者更喜歡穿戴他們平時(shí)生活中經(jīng)常用到的物品，例如襪子，這使他們更容易聽(tīng)從醫(yī)生的囑咐?！按┥线@些，病人將感到更加舒適，因?yàn)檫@和他們平時(shí)的生活習(xí)慣更為接近。”他補(bǔ)充道。

智能纖維、紡織品的開(kāi)發(fā)充滿了令人興奮的創(chuàng)意，如今它們被醫(yī)療界接受，將為紡織產(chǎn)業(yè)開(kāi)啟一扇全新的發(fā)展之門。