《Nature Communications》：Wearable textile-based phototherapy platform with customized NIR OLEDs toward non-invasive hair loss treatment
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本文報道了一種可穿戴紡織基近紅外（NIR）有機發光二極管（OLED）光療平臺，用于無創脫發治療。研究團隊針對傳統光療設備存在的光譜匹配不足、穿戴舒適性差等問題，開發了具有微腔結構的可定制NIR OLED，實現發射光譜（730–740 nm）與人毛乳頭細胞（hDPCs）激活譜精準匹配。該器件在10,000次彎曲循環后仍保持穩定輻射輸出，并具備防水與低溫升特性（<30°C）。體外實驗表明，微腔調諧NIR OLED照射使hDPCs遷移率顯著提升，衰老相關β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）活性降低91.6%，效果優于紅光與寬譜NIR照射。該研究為可穿戴光學生物調控（PBM）提供了可擴展、生物相容的新策略。
脫發（alopecia）是全球數百萬人面臨的常見問題，不僅影響外觀，更帶來沉重的心理與社會負擔。當前主流治療方法包括米諾地爾（minoxidil）和非那雄胺（finasteride）等藥物干預，以及毛發移植手術。然而，藥物治療需長期使用并可能引發激素失衡、情緒波動等全身性副作用，而移植手術則具有侵入性高、費用昂貴等缺點。光學生物調控（photobiomodulation, PBM）作為一種非藥物、非侵入性的替代療法，通過特定波長的光照射刺激細胞活性，為脫發治療提供了新思路。
然而，現有PBM設備多基于LED或激光光源，存在明顯局限：LED光源往往光斑不均勻，激光設備則通常體積龐大、剛性較強，限制了移動性和佩戴舒適度。商用PBM系統常采用頭盔或發帶形態，雖能在室內家庭環境中使用，但難以融入日常戶外活動。此外，這些設備依賴大量點狀光源覆蓋頭皮，導致設備重量增加，且可能因像素化發射造成照射劑量不均。近年來出現的微LED貼片和OLED籠式設備雖在柔性方面有所改進，但仍存在黏附劑拉扯毛發、光源尺寸小、均勻性差等問題。
針對上述挑戰，韓國科學技術院（KAIST）與香港城市大學的研究團隊在《Nature Communications》上發表了一項創新研究，開發了一種基于紡織品的可穿戴近紅外（NIR）OLED光療平臺，用于無創脫發治療。該平臺通過微腔結構精確調諧OLED發射光譜，使其與毛囊真皮乳頭細胞（human dermal papilla cells, hDPCs）的激活光譜匹配，從而提升光子遞送效率并激活細胞功能。
研究團隊首先設計并制備了頂發射微腔NIR OLED。該器件采用全反射陽極和半透明陰極構成光學微腔，通過調節空穴傳輸層（HTL）厚度在10 nm精度內調諧發射峰值（720–800 nm）。
與采用氧化銦錫（ITO）電極的非微腔器件相比，微腔結構將半高全寬（FWHM）從130 nm壓縮至45 nm，并在730–740 nm波段實現2.4倍光子輻射度提升。同時，團隊開發了由Al
2O
3/TiO
2納米疊層（30 nm）和聚對二甲苯（parylene-C，500 nm）組成的混合封裝結構，兼具防潮阻氧與光提取增強功能，使器件最大外量子效率（EQE
max）從3.7%提升至11.4%，輻射度從44.8 W m
?2sr
?1增至78.7 W m
?2sr
?1。
關鍵技術方法包括：通過熱蒸發制備微腔NIR OLED，采用鉑配合物近紅外發光材料；利用原子層沉積（ALD）制備Al2O3/TiO2納米疊層封裝；在聚酯紡織基板上通過聚對二甲苯平面化處理實現器件集成；采用豬皮膚模型（APURES公司提供）評估光穿透性；通過細胞劃痕實驗和SA-β-半乳糖苷酶染色分析人毛乳頭細胞（hDPCs，購自PromoCell公司）的遷移與衰老。
Wearable NIR OLEDs for phototherapy
研究將NIR OLED集成于聚酯紡織平臺，總厚度不足1 μm。通過低溫ALD沉積與聚對二甲苯平面化，紡織基板表面粗糙度顯著降低，確保OLED均勻成膜。
器件在2 mm彎曲半徑下經歷10,000次循環后仍保持電光性能穩定，并具備優異防水性（浸水50小時后性能保留90%以上）。集成于桶帽、棒球帽等商用帽具的 prototypes 展示出在真實佩戴條件下的穩定運行與均勻照射能力。
Penetration of NIR irradiation
通過豬皮膚模型評估光穿透性，發現微腔NIR OLED在3 mm深度（毛囊典型位置）的透射率達12%，高于紅光OLED（8%）與非微腔NIR器件（6%）。
蒙特卡羅模擬顯示，在3–4 mm深度處接收表面輻照度與體外實驗設置相符，驗證了其皮下照射可行性。
In vitro PBM induced by OLED irradiation
體外實驗表明，微腔NIR OLED照射顯著促進hDPCs遷移：照射16小時后劃痕閉合率達60.9%（對照組30.7%），22小時后達97.1%。在衰老抑制方面，微腔NIR組SA-β-gal陽性細胞比例降至3.2%，較非照射對照組（38.2%）降低91.6%，效果優于紅光OLED（36.5%）與非微腔NIR器件（23%）。
該研究成功開發了一種可穿戴紡織基NIR OLED平臺，通過微腔結構實現發射光譜與hDPCs激活譜的精準匹配，顯著提升細胞遷移并抑制衰老。器件具備優異機械柔性、防水性及低溫升特性，可集成于日常帽具實現室內外便攜使用。盡管微腔OLED存在視角依賴的光譜偏移、柔性電源容量限制等問題，且脫發病理涉及多尺度相互作用，需進一步開展體內模型與臨床試驗驗證其臨床療效，但本研究為可穿戴PBM提供了波長可調、生物相容的新平臺，推動光療技術向個性化、非侵入式方向發展。
