Light Sci. Appl. | 上交大 & 哈佛大学提出AI加持的下一代LED疗法：可穿戴或将成为植入人体的“智能诊疗师”

星标“医工学人”，第一时间获取医工交叉领域新闻动态~

从数千年前古埃及人利用阳光治疗白癜风，到今天医院里用于新生儿黄疸的蓝光箱，人类利用“光”来治愈疾病的历史源远流长。然而，传统光疗设备就像一把“大锤”，虽有力量，却不够精准，它们往往体积庞大、操作专业，且无法根据个体状况实时调整。

9月15日，一篇发表于顶刊《Light: Science & Applications》的重磅综述，由上海交通大学医学院瑞金医院、上海交通大学以及美国哈佛大学的研究团队共同完成，为我们揭示了一个激动人心的未来：当柔性电子、生物传感和人工智能（AI）与LED技术相遇，光疗设备将不再是冰冷的仪器，而是能像“智能创可贴”一样穿戴，甚至像“纳米机器人”一样植入体内，成为一个能感知、思考、并自主执行个性化治疗的“智能诊疗师”。

光的“新衣”：从刚性枷锁到柔性皮肤

想象一下，治疗皮肤衰老的LED面膜能像人皮面具一样完美贴合你的每一寸肌肤；或者，一个用于治疗关节炎的光疗护膝，在你运动时依然能紧密贴合，持续进行治疗。这背后是光疗设备的第一次革命——材料与形态的革命。

传统的治疗设备是刚性的，这导致了两个核心痛点。对于可穿戴设备，它们难以适应人体的复杂曲面，导致光能泄露，效果大打折扣；而对于需要深入体内的可植入设备，其坚硬的物理形态更是可能对柔软的脏器组织造成损伤。

图1：可穿戴和植入式光疗设备的挑战

这篇研究指出，未来的光疗设备将披上“柔性外衣”。其核心是三大类新兴发光技术：

µLED（微型LED）：虽然是点光源，但通过与柔性基板和特殊光学设计的结合，可以在保持高亮度的同时实现柔性化。
OLED（有机发光二极管）：作为天然的面光源，它能发出极其均匀柔和的光，且本身就具有超薄、可弯曲的特性，是制作“光疗贴片”的理想材料。
QLED（量子点LED）：兼具高亮度和优良的柔性，尤其在开发无重金属的生物友好型QLED方面，潜力巨大。

同时，导电线路也从传统的硬质金属变为液态金属、导电聚合物等“软”材料，使得整个设备能像皮肤一样拉伸、弯曲，完美融入人体。

光的“大脑”：AI加持，实现从“治疗”到“智慧诊疗”的飞跃

如果说柔性化是光疗设备的“躯体”进化，那么AI和传感器的融合，则是为其注入了“灵魂”。这是该研究最具颠覆性的创新点：构建一个闭环的智能诊疗系统。

图2：应对光疗临床应用挑战的先进策略

当前的光疗方案是“开放式”的：医生设定好参数，设备执行，中途无法根据病程变化进行调整。而未来的智能光疗将是“闭环式”的：

感知（Sensing）：设备上集成的微型传感器阵列，如同灵敏的“触手”，可以实时监测身体的关键指标。例如，一个治疗糖尿病足的“智能绷带”，能同时监测伤口处的pH值、温度、乳酸和尿酸水平，以判断感染和愈合情况。
思考（AI Analysis）：传感器数据通过无线方式传输到云端或本地的AI模型中。AI利用深度学习算法，对这些多维度数据进行分析，精准判断出当前的病情阶段，并计算出最优的治疗方案。
行动（Therapy）：AI将指令发回给光疗设备，设备随即动态调整光的参数——是该用蓝光杀菌，还是用红光促进细胞生长？光照强度和时间应该是多少？这一切都由AI实时决策。

这个“感知-思考-行动”的闭环，让治疗从千篇一律的“固定处方”变成了因人而异、因时而异的“动态精准滴定”。

未来已来：那些即将被“光”改变的场景

这篇蓝图式的研究，为我们描绘了多个科幻般的应用场景：

图3：光疗应用场景

智能抗癌贴片：一种可植入的柔性光疗贴片，能紧贴在肿瘤切除后的创面上。它能监测残余癌细胞的生物标记物，一旦发现复发迹象，便立即启动高强度的光动力疗法（PDT），将其扼杀在摇篮中。
光控“神经开关”：对于癫痫或帕金森患者，一个植入大脑皮层的超薄OLED贴片，能通过脑电传感器监测异常神经信号。在癫痫发作前，AI能提前预警，并用特定波长的光“安抚”过度兴奋的神经元，从而阻止疾病发作。
“贴上即用”的血糖调节器：一个集成了微针传感器的智能手表或贴片，可以持续监测血糖水平。当血糖升高时，它会通过光遗传学技术，用绿光或红光远程“命令”皮下经过改造的细胞分泌胰岛素，实现无创、自动的血糖管理。

总结与评价

文章中所讨论的下一代LED光疗设备和“传感-分析-治疗”闭环智能光疗理念并非纯粹的理论构想，许多关键技术和应用原型已经在实验室和临床研究中取得了重要进展，已有一些先进的疾病治疗原型设备：

脑损伤治疗头盔: 在一项针对中度创伤性脑损伤患者的随机临床试验中，研究人员使用了一款“定制的LED头盔”进行近红外光疗，结果显示在改善大脑多项弥散张量成像参数方面有显著效果。
糖尿病管理: 研究人员提出了一种创新方法，将“智能手表与绿光控制”相结合，为经皮治疗性基因的精确调控提供了新的可能性。
心脏起搏与除颤: 一种“定制的柔软、薄膜微型LED阵列”被开发出来，可以植入体内，以高时空精度进行光遗传学刺激，从而实现心脏起搏和除颤。

从笨重的仪器到可穿戴、可植入的“活”的设备，LED光疗正站在一场深刻变革的门槛上。这篇研究不仅系统性地梳理了技术挑战，更指明了一条通往未来的清晰路径——即通过材料科学、柔性电子与人工智能的深度融合，将光疗打造成为一种前所未有的精准、智能、个性化的治疗范式。未来的“光”，将不再仅仅是照亮，更是充满智慧的治愈力量！

▼参考资料

[1] Wang, C., Yu, Q., Li, M. et al. Challenges and opportunities in next-generation LED therapeutic devices.

Light Sci Appl 14, 319 (2025). https://doi.org/10.1038/s41377-025-01990-z.