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2006 年，可拉伸硅带的制造被 MIT 科技评论杂志评为“十大突破性技术”之一，随后，柔性可拉伸电子产品的研究不断发展。在生物医学领域，柔性生物电子材料及器件凭借在疾病诊疗与健康监测方面的强大能力，以及轻便、舒适的材料特性而引起了研究人员的兴趣。 迄今为止，以柔性材料为基础，结合微纳米加工与集成技术，开发的各类柔性电子器件原型产品在可穿戴设备、人体植入物等领域均具有良好的应用前景，能够实现包括生理信号传感、健康监测、神经接口、透皮给药、神经电刺激和人机交互等各种广泛应用。 不过，规模化制造与人体组织力学兼容的柔性生物电子材料依然存在较大挑战，限制了柔性生物电子器件的商业化。2016 年，柔电芯云科技有限公司（以下简称“柔电芯云”）正式成立，并于今年年初完成数千万元人民币的 A 轮融资，累计融资近亿元。 截至目前，柔电芯云已经率先突破生物兼容柔性电子材料的规模化生产关键技术，在透皮给药、经皮神经电刺激、柔性应力压力传感、生理电传感等方面建立了丰富的产品管线，并计划进一步推进脑机神经接口的应用研究。 柔电芯云的首席科学家由四川大学的胡雪丰副研究员兼任。自公司成立以来，由胡雪丰副研究员牵头，同时依托高校、医院的科研资源，研究柔性生物电子材料的设计与制备，及其在生物医学领域的应用。
▲图丨胡雪丰（来源：受访者提供） 胡雪丰硕士毕业于北京化工大学高分子材料专业，师从中国高分子材料泰斗杨万泰院士，博士毕业于新加坡国立大学化学与生物分子工程专业，2016 年加入四川大学，主要研究电与生物体的相互作用及其在生物医学领域的应用。 “基于柔性生物电子材料的电刺激策略结合了电刺激疗法和柔性材料的优势，不仅能加速伤口愈合，还同时具备抗菌、抗炎和避免二次损伤等多种功能，在慢性伤口治疗上显示出巨大的应用潜力。”胡雪丰对此介绍道，特别是当前我国老龄化加剧，医疗护理资源依然严重不足，因此通过融合新型柔性材料和电刺激疗法的优势，或将为广大的慢创患者群体带来福音。 柔性电子材料+电刺激促进慢性伤口愈合博士期间，胡雪丰师从国际知名的高分子化学家 Neoh Koon Gee 教授和新加坡国大医院骨外科主任 Wilson Wang 教授，专注于电刺激在促进骨修复和成骨方面的应用研究。此外，胡雪丰还在研究中发现，微电流可以显著提高抗生素对细菌生物被膜的杀灭效果，这为此后的产品应用打下了基础。因为一旦细菌持续生长，分泌胞外基质形成生物被膜，将导致安全浓度的抗生素无法穿透并杀死细菌。而电场能够成为推动抗生素穿透细菌被膜的驱动力，使药物直达包覆的细菌。 随着研究的不断深入，胡雪丰逐渐意识到，开发可应用于疾病治疗的新型电疗方法与器械存在较大的挑战。相较于人体内部难以触及的骨骼，皮肤组织无疑是电刺激疗法的首选，因此，皮肤组织修复领域或将是基于柔性电子材料的新型智能医用产品在现阶段的主要战场。 柔性电子是一种将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性基板上的新兴电子技术。相对于传统电子，柔性电子具有更大的灵活性，能够在一定程度上适应不同的工作环境，满足设备的形变要求。 2016 年，胡雪丰被四川大学正式引进。同一时期，他加入了柔电芯云，专注于使用柔性电子技术进行电刺激以及透皮给药的应用研究以及产业化落地。 2019 年 4 月，由胡雪丰领衔的研究团队在国际期刊 Acta Biomaterialia 发表重要研究成果，报道了基于柔性电子材料的电刺激用于促进慢性伤口的治疗技术。
▲图丨使用电刺激治疗慢性伤口（来源：Acta Biomaterialia） 简单来说，慢性伤口指的是长期无法正常自行愈合、且无愈合倾向的伤口，例如糖尿病足、褥疮等，该类疾病常见于慢性病患者人群、老年人、残疾人和重症患者等广泛群体。伤口长期暴露在外大概率会诱发感染，严重时将危及生命。目前，慢性伤口的临床治疗存在较大挑战。 在早期研究中，胡雪丰团队改进了传统的伤口敷料水凝胶工艺，开发了一种导电的聚甲基丙烯酸 2-羟乙酯/聚吡咯水凝胶，并且解决了水凝胶敷料在弱碱性生理环境中导电率低的问题。经过体外划痕试验和动物实验验证，通过覆盖伤口的柔性导电水凝胶施加电刺激更加有助于促进慢性伤口愈合，并且能够预防细菌粘附和蛋白质吸收，有助于减少伤口在更换敷料期间感染和二次损伤的可能性。 在此之后，胡雪丰连续发表多篇研究成果，深入研究柔性生物电子器件在人体健康监测等多个领域的应用。 规模化生产与商业应用缺一不可在加入柔电芯云之后，胡雪丰计划尽快将基于柔性电子材料的电刺激促进组织修复技术推进至应用端。但是在此之前，国内缺乏相关的产业化经验。无论是材料的规模化生产，还是医疗产品的审批，都将是企业面临的重大挑战。 “特别是在生产方面，柔性生物电子方向最核心的要点就是要实现柔性材料或器件与人体组织之间的一体化稳定融合。”胡雪丰表示，具体来说，该问题就转化成为所需材料的应变、生物相容性和稳定性能等具体要求。 “因此，柔电芯云首先通过成熟的工业化技术而不是实验室的制备技术实现关键原材料的量产，然后找到一个市场前景较为广阔的领域，并不断扩展应用场景。”据胡雪丰介绍，规模化的柔性生物电子生产线与诸多因素有关。为此，柔电芯云在建立生产基地的同时，还专门建立了生产工艺参数数据库，从而确保产品的性能稳定。 在实现了原材料稳定生产的基础上，胡雪丰主持开发了一系列柔性电子产品：如电子皮肤透皮给药系统、柔性导电敷料、手术机器人体内导航定位系统、褥疮防控智能护理系统、柔性汽车座椅压力传感器等。 2020 年末，柔电芯云首款基于透皮给药技术的电子皮肤实现产品化。该产品的诞生依托于 Rotex 的核心技术——电子皮肤。值得注意的是，柔电芯云旗下的电子皮肤首次实现了杨氏模量与人体皮肤完全一致。并且，经实验验证，该面膜能够将大分子亲水性药物递送至真皮层。
（来源：柔电芯云） 通过消费级产品打开产业的大门之后，由柔电芯云牵头，联合四川大学、电子科技大学、四川大学华西医院联合开发的柔性电子高端智能护理及康复器械项目，成功获批四川省重大科技专项。 “实际上，依托于底层柔性电子生产技术平台可以扩展出丰富的产品管线，目前柔电芯云的研究方向主要包括四类：即表皮电子系统、电子皮肤系统、柔性封装技术和柔性高介电材料”。胡雪丰进一步强调，“自成立之初，柔电芯云始终着重于产学研三方面的一体化发展，致力于加速并完善产品体系，并将继续在市场中制造出新的机遇。” |
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