為了緩解周身疼痛，或是驅除寒氣，不少老年人、女性或是運動員都會選擇使用加熱片、加熱墊或加熱膏。然而，稍加不注意，這種熱療法往往會引起加熱部位的身體灼傷。
如今，一支來自蘭州大學的科研團隊研發出了一種超柔性快速響應透明熱療片，讓使用者可以“一眼看穿”熱療片，隨時監測自己的皮膚顏色，避免灼傷。這讓想要使用熱療片又怕被灼傷的患者，從此多了一種“透明”的選擇。
“傳統的熱療片即便溫度過高，人們也觀察不到，必須揭下來才能看得到皮膚的狀態。該研究的創新性在于它首次實現了廉價的可實時觀察皮膚狀態的透明熱療片，而且機械性能和柔性非常優異，展現了良好的應用前景。”南京大學電子科學與工程學院教授王欣然在接受《科學新聞》采訪時評價道。
該研究結果于2017年2月2日發表在ACS Applied Materials & Interfaces雜志上。
物理熱療 面向患者需求
熱療片已經被廣泛用于消腫、止痛、改善局部血液循環，是一種傳統的外科治療方法。臨床上，熱療片可以用于治療風濕關節炎、肩周炎、頸椎病，甚至腫瘤等疾病。
但另一方面，傳統的熱療片在使用中也存在著治療溫度不可控、不透明等方面的缺陷。不可控的溫度有時會出現過熱或無熱療效果的情況，也無法根據具體病情調節局部熱療溫度。而對于一些老年患者或熱敏感不強的特殊患者來說，或者是在治療過程中不小心睡著的普通患者，傳統熱療片很可能會灼傷患者皮膚。
“造成這種情況的部分原因是由于如今市場上銷售的加熱片是不透明的，患者不能及時觀察自己皮膚對熱療的反應。其他的研究團隊也研發過透明的熱療片，但做出來的產品不是太硬，成本過高，就是容易被損壞。”美國化學會在美國科學促進會（AAAS）提供的全球科學新聞服務EurekAlert!中撰文指出，該文介紹了這項由蘭州大學物理科學與技術學院副教授蘭偉課題組完成的超柔性快速響應透明熱療片研究。
據了解，目前，國內外相關研究小組主要從事透明導電膜的基礎研究，此類研究主要針對平面顯示器、太陽能電池、電磁屏蔽等領域。透明導電膜也可作為加熱膜應用在汽車玻璃除霜等加熱領域。作為透明加熱膜，主要開展的研究包括薄膜的透明性、導電性和熱響應時間等。
“國外開展了一些圍繞透明加熱膜的熱響應時間的研究，從開始的600秒已經降低到了50秒左右，取得了很大進步，但是仍然不能滿足快速響應透明熱療片的要求，而且傳統透明加熱膜的柔性嚴重不足，限制了熱療片在人體關節部位使用的可能性。”蘭偉告訴《科學新聞》記者。
針對熱療片原型器件的技術問題，如制備工藝復雜、成品率低、成本高、加熱部件容易斷裂、不利于規模化生產等，蘭偉帶領著研究小組開發了一種新的技術工藝路線。
中西合璧 開展創新研究
此前，蘭偉一直在從事透明導電膜的研究，他看到了柔性好、材質透明的聚乙烯醇薄膜在透明加熱膜產品中的應用前景。由此，他突然聯想到，“我是不是也可以把它應用到咱們傳統中醫治療領域，制作一個用于物理熱療的透明加熱片，給人們提供一種加熱效果更好，用戶體驗更舒適的產品？”結果這次的“中西合璧”獲得了不錯的研究成果。
透明熱療片的物理性能指標主要有熱響應時間、工作電壓和穩定性等，這些都依賴于透明加熱膜的性能。蘭偉研究小組基于穩定可控的焦耳熱效應，將透明加熱膜用作透明熱療片的加熱部件，在實驗室實現了透明熱療片的原型器件。結果發現，由熱療片產生的熱量能夠快速、有效地傳輸到肌肉和血管中。
蘭偉介紹，為了制備透明熱療片，他和同事將導電銀納米線嵌入到透明的聚乙烯醇薄膜當中，連接好銅電極，最后將它們封裝在具有生物相容性、柔性好、觸感舒適的聚二甲基硅氧烷硅膠中，以確保絕緣加熱元件，并保護患者的皮膚，同時避免透明熱療片在與皮膚直接接觸時產生過敏等問題。
“這種透明的熱療片可以直接貼到患處，讓人可以肉眼觀察熱療部位皮膚組織的變化。此外，銀在通電加熱后會發出紅外線，這讓這款熱療片不僅有熱療作用，還有紅外線的光療作用。”參與此次研究的蘭州大學物理科學與技術學院副院長謝二慶教授告訴《科學新聞》記者，“金屬銀自古以來就有較強的防毒殺菌效果，可以保護生物體組織盡快擺脫病菌病毒的侵擾。”
測試結果表明，透明熱療片在3V的電壓下，僅在20秒左右就可迅速升溫到42℃，這個電壓只是常見手表、遙控器和其它小家電所用紐扣電池的典型電壓。而且連續循環工作7天，加熱溫度依然穩定。優異的快速加熱特性使得該透明熱療片在醫學熱療領域具有潛在的應用前景。
而且，該透明熱療片在彎曲10000次之后還依然工作良好，且柔韌性沒有任何損傷。并且具有優秀的環境適應能力，在80℃高溫條件下連續放置半年，透過和導電性能不衰減，在80%濕度和45℃的典型高溫高濕環境下連續放置2個月，性能也沒有明顯衰減。
這項有趣而又實用的創新立即引起了科學界的興趣。美國化學會在文章確定被接收后，立即聯系蘭偉課題組，制作了一段關于透明熱療片的小視頻并上傳到Youtube網站上；美國科學促進會的EurekAlert!，Tech Xplore、Medical News Today、Medical Design Technology等海外科技媒體以及科技和醫學類網站也都對此進行了熱點追蹤報道。
“以前，中國就有從皮膚等外部進行理療的傳統。現在，我們應用現代科學技術進行更深入的理論研究與探討，是一種比較好的結合和創新。”謝二慶表示。
據蘭偉介紹，該透明熱療片獲得了教育部留學歸國人員科研啟動基金、甘肅省自然科學基金等資金的資助，該透明熱療片及其制備技術已經申報國家發明專利。 ■