对于糖尿病患者、严重烧伤康复者及术后患者而言，慢性伤口是长期挥之不去的噩梦。临床上，伤口是否发生感染或炎症，往往依赖患者的自我主观陈述或耗时的实验室生化检测，这种滞后性极易导致感染恶化、组织长期受损，甚至最终不得不面临截肢。
近日，发表在《npj-2D材料与应用》（npj 2D Materials and Applications）上的一项研究为这一难题提供了新解。美国宾夕法尼亚州立大学（Penn State）研究团队研制出一种便携式电子传感器系统，能同时监测伤口中的多种生物标志物，在肉眼可见的症状出现前，精准捕捉感染或炎症的微弱信号。
单芯片集成：全方位勾勒伤口“微环境”
该研究的第一作者 Heshmat "Amir" Asgharian 介绍，团队开发的多传感器芯片突破了单一指标监测的局限，在单块芯片上集成了代谢、微生物、炎症及物理化学四个维度的指标。目前，该技术已提交临时专利申请。
该芯片通过追踪以下四种关键信号，勾勒出伤口康复的“全景图”：
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酸碱度（pH值）： 受感染的伤口通常会由酸性转为碱性，这是感染的最直观信号。
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尿酸（Uric acid）： 其水平波动直接反映了细胞代谢活动及组织受损程度。
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吩嗪-1-羧酸（PCA）： 这是一种由特定病原体分泌的代谢物，是细菌感染的特异性“指纹”。
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白细胞介素-6（IL-6）： 作为一种关键蛋白，它的出现标志着炎症反应的启动。
为了解决多指标共存时的干扰难题，团队巧妙利用了不同分子在电荷转移特征上的差异。例如，PCA 与尿酸的电压峰值一负一正，这种互不干扰的电化学特性确保了检测的精准度。
材料革命：为何选择激光诱导石墨烯？
传统的生物标志物检测设备大多依赖昂贵的实验室仪器，难以实现床旁实时监控。通讯作者 Aida Ebrahimi 教授指出，该系统的核心突破在于采用了激光诱导石墨烯（Laser-induced graphene, LIG）。
相比于工业界常用的化学气相沉积（CVD）石墨烯，LIG 展现出了更适合生物传感的特性：
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极高的活性位点： LIG 拥有天然的多孔结构和巨大的比表面积，能为生物分子的电化学反应提供海量的活性位点。
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简化工艺与降本： CVD 工艺需要高温、真空环境及复杂的转移步骤，而 LIG 可通过激光直接在含碳材料上生成，成本更低且易于规模化生产。
愿景：无线互联与无痛采样
目前，该传感器已集成无线电路板，能将数据实时传输至移动设备。在不远的将来，患者或医生只需通过智能手机即可实现远程、连续的康复追踪。
此外，团队正计划将该感测平台与微针系统（Microneedle-based systems）结合。微针能深入皮肤表层获取组织间液，无需传统抽血即可实现无痛、微创的连续采样，彻底改变慢性伤口监测的体验。
总结
这项研究不仅是材料学的突破，更是临床转化医学的一次飞跃。这种低成本、高性能的“智能贴片”，有望在感染萌芽阶段即为医生提供决策依据，从而改善数百万慢性伤口患者的生活质量。
参考文献：Heshmat Asgharian et al, WoundMx: multiplexed detection of wound infection biomarkers with a multimodal sensor system based on laser-induced graphene, npj 2D Materials and Applications (2025). DOI: 10.1038/s41699-025-00646-1
编辑：王洪
排版：李丽
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