应用于医疗领域的智能纤维

GlennaB.Musante译/何帆

（译自AATCCReviewMay/June2015Vol15,No.3）

众所周知纺织品对人体具有保护功能，用具有防弹功能的面料生产防弹衣能够保障警务人员的人身安全，防火面料能够保证消防员冲进火场时不被火焰烧伤。

然而，你想过吗，如果纺织品不仅能起到保护作用，还能帮助人们恢复健康会怎样？例如，有一种纤维可以装载药物，被植入人体后能够加速病人的康复。还有一种纤维可以监控病人心跳速率，同时在发生紧急情况时及时提醒医生。

尽管这些听上去有点像科幻小说，这些智能纤维、纺织品已经被开发出来了，很快，它们就会在医疗领域大显身手。

全球知名市场研究公司——透明度市场研究（TransparencyMarketResearch）发布的报告称，随着医疗保健市场的不断增长，智能纺织品市场的规模将从2013年的15.3亿美元跃升至2020年的38.2亿美元。

以下将介绍四种不同的智能纤维、智能纺织品，以及它们在医疗保健方面的功效。

载药纤维

Tissuegen公司生产的一款叫做Elute纤维的智能纤维产品能够能够携带药物，用于人体内。Tis⁃suegen公司总裁兼首席执行官ChristopherKnowles介绍，这种纤维由科生物降解的多聚物制成，能够织造成一种可被植入人体的装置，或用作伤口缝合线。

由于这种纤维是可生物降解的，它的作用方式与溶解型缝合线类似，能够在人体内逐渐消融，没有任何残留物。Tissuegen公司创始人兼财务总监KevinNelson解释说：“它们进入人体后，帮助人体恢复，之后逐渐溶解，所以最终剩下的只有人体的自然组织。”

Nelson说，除了能够添加药物成分，Elute纤维还能够承载多种生物制剂，例如生长因子、酶，甚至具有活性的病毒。他说，这种纤维能够容纳同种分子，引导神经在创面上重新愈合，智能纤维通过物理和药物双重作用引导神经生长。能够提供结构上的引导，帮助创伤愈合，即使是人体自身或采用其他治疗方法无法治愈的伤口通过这种方法也能够长好。

Knowles说，这家公司最近与大学和私人研究开发机构合作，共同开发Elute纤维，相信这项技术将在三到五年内被用于病人护理。TissueGen公司正致力于医疗市场的三个领域——药物传递，神经再生（包括脊椎损伤），以及组织工程（例如心血管领域）。

“如果能够用临时人工动脉替换病变的人体自身血管，使健康的人体自身血管在原位重生，将对心血管药物产生革命性的影响，并形成新的护理标准。”Knowlees说。

电子纤维

智能纤维同样也是拉瓦勒大学光学、光电子与激光中心的研究重点。拉瓦勒大学光电子创新研究室技术转化负责人JeffViens说，研究人员已经研制出了一种具有电子功能的纤维，能够被织造成纺织品用于多种医疗应用领域。

Viens说，这种纤维非常小，直径只有100-150微米，是多种材料的复合体。纤维中心由非常纤细的强导电材料如银、铜等构成，外围包裹具有保护作用的玻璃材料复合层和聚合物涂层。

保护层使得这种纤维制成的织物能够防水、抗污、耐热、抗腐蚀。“有了保护层，具有酸碱性的液体或化学物质就无法破坏纤维中的电子。外层的聚合物能够阻挡其他物质，保证纤维中的电子完好无损。”Viens说。

这种智能纤维目前正处于研究阶段，Viens说，他们正在探索智能纤维在医疗领域的应用。例如，让病人穿上这种纤维制成的服装，就可以监测他的心率。如果心率异常，这种服装就能迅速将这一信息通过网络上传给病人的主治医生，情况紧急时甚至能直接呼叫救护车。

除此之外，智能纤维制成的织物还能被用作冲击传感器，帮助和保护那些摔倒的老人。“如果他们摔倒了，这种织物能够感应到机械振动，即使老人无法自己站起来呼叫911，这一信息也能被传送到应急中心。”Viens补充道。它还能与GPS相连，用于搜寻和援救那些患有阿尔茨海默氏病的患者。

智能短袜

Sensoria公司市场营销和业务发展总监Alick Law说，摔倒感应和保护只是Sensoria智能短袜医疗功能中的一项。

这款产品能够测量足底压力，并将数据传送至手机上的APP，已经在市场上出售，作为健身爱好者的辅助装备。这款袜子的底部装有3个由特殊面料制成的压力感应器，它们之间由导电纤维连接。导电纤维将数据上传到脚踝处的电子装置中，它不仅为感应器提供电源，内部还配有蓝牙，能够将搜集到的数据上传至手机。

Law说，现在公司正在与医疗保健器材生产方面的合作伙伴讨论如何将这款智能短袜用于临床医疗。“我们认为能够通过这款产品提升患者的满意度，同时在医疗保健器材商和患者间建立良好的关系。”

除了能够保护摔倒患者，这款智能短袜在糖尿病医疗领域还有巨大潜力，对易患足部溃疡的糖尿病患者起到帮助作用。“这种袜子能够帮助病人得到信息反馈，如果足部皮肤发生较大改变，智能短袜能够及时向病人报警。如果这一情况持续发生，我们能将报警范围扩大至他的家人以及主治医生。”

Law说，他们正在开发相应的监控系统，让医生能够同时观测多个穿智能短袜患者的数据信息。“如果患者之前来就诊过，即使在几星期或几个月里他没有再来看过病，医生也能通过智能袜子上传的数据了解他的情况，防止病情恶化。”

Edema长袜

另一款能够帮助医护人员对病人情况进行持续监控的智能纺织产品叫Edema长袜，它由Ohma⁃texApS公司下属的EdemaApS公司开发。

Edema长袜最初用来监控心脏衰竭病人的病情，Edema是水肿的意思，由过量液体积聚造成。当心脏衰竭发生时，心脏不能正常泵出血液，导致血液在身体下部积聚，引起水肿。即使患者呆在家中，也能通过Edema长袜监控可能发生的任何危险情况。除此之外，Edema长袜能够反映孕妇先兆子痫（主要症状为水肿）的发生。

Edema长袜最初由奥胡斯大学的J.Michael Hasenkam教授研发成功，他的初衷是寻找一种简便高效的方法监测心脏衰竭病人接受治疗后的恢复情况。据公司网站介绍，Ohmatex公司开发的这款产品采用了“集成纺织应变式传感器”来监测病人腿部体积的变化。从智能袜上收集的数据通过蓝牙传输到移动设备上或以加密邮件形式发出。

不过，Edema长袜并非Ohmatex公司开发的用于医疗领域的唯一一款智能纺织品。据Ohmatex公司市场协调员RachaelSterrett说，他们正在为欧洲航天局开发服装，其中融合了三种传感器技术——肌电传感器检测肌肉活力，近红外传感器检测特定肌肉组织中含氧量变化，体积描记传感器测量体积变化。她说：“这款智能服装在医疗领域也有着潜在的应用价值，由其对于心脏和肾衰竭病人的治疗。”

智能的未来

Viens认为，智能纤维及纺织品在医疗行业有着广阔的发展前景，它提供了一种信息互通的医疗方式。“人们不再愿意花很长时间去医院看病。”他说，“医院的治疗费用很高，而且不适合长时间呆在那儿，人们更想能够呆在家里就享受到优质的医疗保健服务。”

除此之外，智能纤维、织物能够保证患者的忠诚度。拥有智能织物的患者绝不会错过他们的治疗。“我们根据智能织物反馈的数据，在最适当的时间点给予患者适当的治疗，一旦错过这个最佳手术治疗时间，手术效果就会打折了。”Nelson说。

Law相信，患者更喜欢穿戴他们平时生活中经常用到的物品，例如袜子，这使他们更容易听从医生的嘱咐。“穿上这些，病人将感到更加舒适，因为这和他们平时的生活习惯更为接近。”他补充道。

智能纤维、纺织品的开发充满了令人兴奋的创意，如今它们被医疗界接受，将为纺织产业开启一扇全新的发展之门。