Ο πρώτος παροδικός ηλεκτρονικός επίδεσμος επιταχύνει επούλωση κατά 30%

Ο πρώτος παροδικός ηλεκτρονικός επίδεσμος επιταχύνει επούλωση κατά 30%

Χρονική σήμανση: 22 Φεβρουαρίου 2023 1:57 μ.μ.
Κόμβος πηγής: 1972187
22 Φεβρουαρίου 2023 (Ειδήσεις Nanowerk) Ερευνητές του Πανεπιστημίου Northwestern ανέπτυξαν έναν πρώτο στο είδος του μικρό, εύκαμπτο, εκτατό επίδεσμο που επιταχύνει την επούλωση παρέχοντας ηλεκτροθεραπεία απευθείας στο σημείο του τραύματος. Σε μια μελέτη σε ζώα, ο νέος επίδεσμος θεράπευε τα διαβητικά έλκη 30% πιο γρήγορα από ό,τι σε ποντίκια χωρίς τον επίδεσμο. Ο επίδεσμος παρακολουθεί επίσης ενεργά τη διαδικασία επούλωσης και στη συνέχεια διαλύει ακίνδυνα - ηλεκτρόδια και όλα αυτά - στο σώμα αφού δεν χρειάζεται πλέον. Η νέα συσκευή θα μπορούσε να προσφέρει ένα ισχυρό εργαλείο για ασθενείς με διαβήτη, των οποίων τα έλκη μπορεί να οδηγήσουν σε διάφορες επιπλοκές, όπως ακρωτηριασμό άκρων ή ακόμα και θάνατο. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Προκαταβολές Επιστήμη («Βιοαπορροφήσιμο, ασύρματο και χωρίς μπαταρίες σύστημα για ηλεκτροθεραπεία και ανίχνευση σύνθετης αντίστασης στα σημεία του τραύματος»). Σηματοδοτεί τον πρώτο βιοαπορροφήσιμο επίδεσμο ικανό να παρέχει ηλεκτροθεραπεία και το πρώτο παράδειγμα έξυπνου αναγεννητικού συστήματος. μικροσκοπικό ηλεκτρόδιο σε σχήμα λουλουδιού Μια κοντινή ματιά στα δύο ηλεκτρόδια του επιδέσμου: Ένα μικροσκοπικό ηλεκτρόδιο σε σχήμα λουλουδιού που κάθεται ακριβώς πάνω από το κρεβάτι του τραύματος και ένα ηλεκτρόδιο σε σχήμα δακτυλίου που κάθεται σε υγιή ιστό για να περιβάλλει ολόκληρη την πληγή. (Εικόνα: Πανεπιστήμιο Northwestern) "Όταν ένα άτομο αναπτύσσει μια πληγή, ο στόχος είναι πάντα να κλείσει αυτό το τραύμα όσο το δυνατόν γρηγορότερα", δήλωσε ο Guillermo A. Ameer του Northwestern, ο οποίος ήταν συνεπικεφαλής της μελέτης. «Διαφορετικά, μια ανοιχτή πληγή είναι επιρρεπής σε μόλυνση. Και, για τα άτομα με διαβήτη, οι λοιμώξεις είναι ακόμη πιο δύσκολο να αντιμετωπιστούν και πιο επικίνδυνες. Για αυτούς τους ασθενείς, υπάρχει μια μεγάλη ανεκπλήρωτη ανάγκη για οικονομικά αποδοτικές λύσεις που πραγματικά λειτουργούν για αυτούς. Ο νέος μας επίδεσμος είναι οικονομικός, εύκολος στην εφαρμογή, προσαρμόσιμος, άνετος και αποτελεσματικός στο κλείσιμο των πληγών για την πρόληψη μολύνσεων και περαιτέρω επιπλοκών.» «Αν και είναι μια ηλεκτρονική συσκευή, τα ενεργά συστατικά που διασυνδέονται με το κρεβάτι του τραύματος είναι πλήρως απορροφήσιμα», δήλωσε ο John A. Rogers του Northwestern, ο οποίος ηγήθηκε της μελέτης. «Ως εκ τούτου, τα υλικά εξαφανίζονται φυσικά μετά την ολοκλήρωση της διαδικασίας επούλωσης, αποφεύγοντας έτσι οποιαδήποτε βλάβη στον ιστό που διαφορετικά θα μπορούσε να προκληθεί από φυσική εξαγωγή». Ένας ειδικός στην αναγεννητική μηχανική, ο Ameer είναι ο Daniel Hale Williams καθηγητής Βιοϊατρικής Μηχανικής στο Northwestern's McCormick School of Engineering και καθηγητής χειρουργικής στο Northwestern University Feinberg School of Medicine. Διευθύνει επίσης το Κέντρο Προηγμένης Αναγεννητικής Μηχανικής (CARE) και το προδιδακτορικό Εκπαιδευτικό Πρόγραμμα Αναγεννητικής Μηχανικής, που χρηματοδοτείται από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Ο Rogers είναι ο Louis Simpson και ο Kimberly Querrey Καθηγητής Επιστήμης και Μηχανικής Υλικών, Βιοϊατρικής Μηχανικής και Νευρολογικής Χειρουργικής στο McCormick and Feinberg. Διευθύνει επίσης το Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. συσκευή για έναν εύκαμπτο ηλεκτρονικό επίδεσμο Ο καθηγητής Guillermo Ameer κρατά τη μικρή, λεπτή, εύκαμπτη συσκευή. (Εικόνα: Northwestern University)

Ισχύς ηλεκτρικής ενέργειας

Σχεδόν 30 εκατομμύρια άνθρωποι στις ΗΠΑ έχουν διαβήτη και περίπου το 15 με 25% αυτού του πληθυσμού αναπτύσσει διαβητικό έλκος ποδιού κάποια στιγμή στη ζωή του. Επειδή ο διαβήτης μπορεί να προκαλέσει νευρική βλάβη που οδηγεί σε μούδιασμα, τα άτομα με διαβήτη μπορεί να εμφανίσουν μια απλή φουσκάλα ή μια μικρή γρατσουνιά που περνά απαρατήρητη και χωρίς θεραπεία. Καθώς τα υψηλά επίπεδα γλυκόζης πυκνώνουν επίσης τα τριχοειδή τοιχώματα, η κυκλοφορία του αίματος επιβραδύνεται, καθιστώντας δυσκολότερη την επούλωση αυτών των πληγών. Είναι μια τέλεια καταιγίδα για να εξελιχθεί ένας μικρός τραυματισμός σε επικίνδυνη πληγή. Οι ερευνητές ήταν περίεργοι να δουν εάν η θεραπεία με ηλεκτρική διέγερση θα μπορούσε να βοηθήσει στο κλείσιμο αυτών των επίμονων πληγών. Σύμφωνα με τον Ameer, οι τραυματισμοί μπορούν να διαταράξουν τα φυσιολογικά ηλεκτρικά σήματα του σώματος. Εφαρμόζοντας ηλεκτρική διέγερση, αποκαθιστά τα φυσιολογικά σήματα του σώματος, προσελκύοντας νέα κύτταρα για να μεταναστεύσουν στο κρεβάτι του τραύματος. «Το σώμα μας βασίζεται σε ηλεκτρικά σήματα για να λειτουργήσει», είπε ο Ameer. «Προσπαθήσαμε να αποκαταστήσουμε ή να προωθήσουμε ένα πιο φυσιολογικό ηλεκτρικό περιβάλλον στην πληγή. Παρατηρήσαμε ότι τα κύτταρα μετανάστευσαν γρήγορα στο τραύμα και αναγέννησαν τον ιστό του δέρματος στην περιοχή. Ο νέος ιστός του δέρματος περιελάμβανε νέα αιμοφόρα αγγεία και η φλεγμονή ήταν υποτονική». Ιστορικά, οι κλινικοί γιατροί έχουν χρησιμοποιήσει την ηλεκτροθεραπεία για θεραπεία. Αλλά το μεγαλύτερο μέρος αυτού του εξοπλισμού περιλαμβάνει ενσύρματες, ογκώδεις συσκευές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο υπό επίβλεψη σε νοσοκομειακό περιβάλλον. Για να σχεδιάσει ένα πιο άνετο προϊόν που θα μπορούσε να φορεθεί όλο το εικοσιτετράωρο στο σπίτι, η Ameer συνεργάστηκε με τον Rogers, έναν πρωτοπόρο της βιοηλεκτρονικής που εισήγαγε για πρώτη φορά την έννοια της βιοαπορροφήσιμης ηλεκτρονικής ιατρικής το 2018.

Remote control

Οι δύο ερευνητές και οι ομάδες τους ανέπτυξαν τελικά έναν μικρό, εύκαμπτο επίδεσμο που τυλίγεται απαλά γύρω από το σημείο του τραυματισμού. Η μία πλευρά του έξυπνου αναγεννητικού συστήματος περιέχει δύο ηλεκτρόδια: Ένα μικροσκοπικό ηλεκτρόδιο σε σχήμα λουλουδιού που βρίσκεται ακριβώς πάνω από το κρεβάτι του τραύματος και ένα ηλεκτρόδιο σε σχήμα δακτυλίου που κάθεται σε υγιή ιστό για να περιβάλλει ολόκληρη την πληγή. Η άλλη πλευρά της συσκευής περιέχει ένα πηνίο συλλογής ενέργειας για την τροφοδοσία του συστήματος και ένα σύστημα επικοινωνίας κοντινού πεδίου (NFC) για ασύρματη μεταφορά δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Η ομάδα περιέλαβε επίσης αισθητήρες που μπορούν να εκτιμήσουν πόσο καλά επουλώνεται η πληγή. Μετρώντας την αντίσταση του ηλεκτρικού ρεύματος στο τραύμα, οι γιατροί μπορούν να παρακολουθούν την πρόοδο. Μια σταδιακή μείωση της μέτρησης ρεύματος σχετίζεται άμεσα με τη διαδικασία επούλωσης. Έτσι, εάν το ρεύμα παραμένει υψηλό, τότε οι γιατροί γνωρίζουν ότι κάτι δεν πάει καλά. Με τη δημιουργία αυτών των δυνατοτήτων, η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει εξ αποστάσεως χωρίς καλώδια. Από μακριά, ένας γιατρός μπορεί να αποφασίσει πότε θα εφαρμόσει την ηλεκτρική διέγερση και μπορεί να παρακολουθήσει την πρόοδο επούλωσης του τραύματος. «Καθώς μια πληγή προσπαθεί να επουλωθεί, δημιουργεί ένα υγρό περιβάλλον», είπε ο Ameer. «Τότε, καθώς θεραπεύεται, θα πρέπει να στεγνώσει. Η υγρασία μεταβάλλει το ρεύμα, επομένως είμαστε σε θέση να το ανιχνεύσουμε παρακολουθώντας την ηλεκτρική αντίσταση στο τραύμα. Στη συνέχεια, μπορούμε να συλλέξουμε αυτές τις πληροφορίες και να τις μεταδώσουμε ασύρματα. Με τη διαχείριση της φροντίδας του τραύματος, θέλουμε ιδανικά η πληγή να κλείσει μέσα σε ένα μήνα. Εάν διαρκέσει περισσότερο, αυτή η καθυστέρηση μπορεί να εγείρει ανησυχίες». Σε μια μελέτη μοντέλου μικρού ζώου, οι ερευνητές εφάρμοσαν ηλεκτρική διέγερση για μόλις 30 λεπτά την ημέρα. Ακόμη και αυτό το σύντομο χρονικό διάστημα επιτάχυνε το κλείσιμο κατά 30%.

Πράξη εξαφάνισης

Όταν η πληγή επουλωθεί, το ηλεκτρόδιο σε σχήμα λουλουδιού απλώς διαλύεται στο σώμα, παρακάμπτοντας την ανάγκη ανάκτησής του. Η ομάδα κατασκεύασε τα ηλεκτρόδια από ένα μέταλλο που ονομάζεται μολυβδαίνιο, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε ηλεκτρονικές εφαρμογές και εφαρμογές ημιαγωγών. Ανακάλυψαν ότι όταν το μολυβδαίνιο είναι αρκετά λεπτό, μπορεί να βιοδιασπαστεί. Επιπλέον, δεν παρεμβαίνει στη διαδικασία επούλωσης. «Είμαστε οι πρώτοι που δείξαμε ότι το μολυβδαίνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως βιοαποικοδομήσιμο ηλεκτρόδιο για την επούλωση πληγών», είπε ο Ameer. «Μετά από περίπου έξι μήνες, το μεγαλύτερο μέρος είχε φύγει. Και διαπιστώσαμε ότι υπάρχει πολύ μικρή συσσώρευση στα όργανα. Τίποτα το ασυνήθιστο. Αλλά η ποσότητα μετάλλου που χρησιμοποιούμε για να φτιάξουμε αυτά τα ηλεκτρόδια είναι τόσο ελάχιστη, που δεν περιμένουμε να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα». Στη συνέχεια, η ομάδα σχεδιάζει να δοκιμάσει τον επίδεσμό της για διαβητικά έλκη σε ένα μεγαλύτερο ζωικό μοντέλο. Στη συνέχεια, στοχεύουν να το δοκιμάσουν σε ανθρώπους. Επειδή ο επίδεσμος αξιοποιεί τη θεραπευτική δύναμη του ίδιου του σώματος χωρίς να απελευθερώνει φάρμακα ή βιολογικά, αντιμετωπίζει λιγότερα ρυθμιστικά εμπόδια. Αυτό σημαίνει ότι οι ασθενείς θα μπορούσαν ενδεχομένως να το δουν στην αγορά πολύ νωρίτερα.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Νανοχόκ