Eerste voorbijgaande elektronische bandage versnelt de genezing met 30%

Eerste voorbijgaande elektronische bandage versnelt de genezing met 30%

Tijdstempel: 22 februari 2023 1:57 uur
Bronknooppunt: 1972187
22 februari 2023 (Nanowerk Nieuws) Onderzoekers van de Northwestern University hebben een uniek, klein, flexibel, rekbaar verband ontwikkeld dat de genezing versnelt door elektrotherapie rechtstreeks op de wondplaats aan te brengen. In een dierstudie genas het nieuwe verband diabetische zweren 30% sneller dan bij muizen zonder verband. Het verband bewaakt ook actief het genezingsproces en lost vervolgens onschadelijk op - met elektroden en al - in het lichaam nadat het niet langer nodig is. Het nieuwe apparaat zou een krachtig hulpmiddel kunnen zijn voor patiënten met diabetes, bij wie zweren tot verschillende complicaties kunnen leiden, waaronder geamputeerde ledematen of zelfs de dood. Het onderzoek gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap Advances ("Bioresorbeerbaar, draadloos en batterijloos systeem voor elektrotherapie en impedantiedetectie op wondlocaties"). Het is het eerste bioresorbeerbare verband dat elektrotherapie kan afgeven en het eerste voorbeeld van een slim regeneratief systeem. kleine bloemvormige elektrode Een close-up van de twee elektroden van het verband: een kleine bloemvormige elektrode die bovenop het wondbed zit en een ringvormige elektrode die op gezond weefsel zit om de hele wond te omringen. (Afbeelding: Northwestern University) "Wanneer een persoon een wond ontwikkelt, is het doel altijd om die wond zo snel mogelijk te sluiten", zegt Guillermo A. Ameer van Northwestern, die de studie mede leidde. “Anders is een open wond vatbaar voor infectie. En voor mensen met diabetes zijn infecties nog moeilijker te behandelen en gevaarlijker. Voor deze patiënten is er een grote onvervulde behoefte aan kosteneffectieve oplossingen die echt voor hen werken. Ons nieuwe verband is kosteneffectief, gemakkelijk aan te brengen, aanpasbaar, comfortabel en efficiënt in het sluiten van wonden om infecties en verdere complicaties te voorkomen.” "Hoewel het een elektronisch apparaat is, zijn de actieve componenten die contact maken met het wondbed volledig resorbeerbaar", zegt John A. Rogers van Northwestern, die de studie mede leidde. "Als zodanig verdwijnen de materialen op natuurlijke wijze nadat het genezingsproces is voltooid, waardoor schade aan het weefsel wordt vermeden die anders zou kunnen worden veroorzaakt door fysieke extractie." Ameer, een expert in regeneratieve engineering, is de Daniel Hale Williams hoogleraar biomedische technologie aan de Northwestern's McCormick School of Engineering en hoogleraar chirurgie aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine. Hij leidt ook het Center for Advanced Regenerative Engineering (CARE) en het predoctorale Regenerative Engineering Training Program, gefinancierd door de National Institutes of Health. Rogers is de Louis Simpson en Kimberly Querrey Professor of Materials Science and Engineering, Biomedical Engineering en Neurological Surgery bij McCormick en Feinberg. Hij leidt ook het Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. apparaat voor een flexibel elektronisch verband Professor Guillermo Ameer houdt het kleine, dunne, flexibele apparaat vast. (Afbeelding: Noordwestelijke Universiteit)

Kracht van elektriciteit

Bijna 30 miljoen mensen in de VS hebben diabetes, en ongeveer 15 tot 25% van die bevolking ontwikkelt op een bepaald moment in hun leven een diabetische voetzweer. Omdat diabetes zenuwbeschadiging kan veroorzaken die tot gevoelloosheid leidt, kunnen mensen met diabetes een simpele blaar of kleine kras krijgen die onopgemerkt en onbehandeld blijft. Omdat hoge glucosespiegels ook de capillaire wanden verdikken, vertraagt ​​de bloedcirculatie, waardoor het moeilijker wordt voor deze wonden om te genezen. Het is een perfecte storm voor een kleine blessure om te evolueren naar een gevaarlijke wond. De onderzoekers waren benieuwd of elektrische stimulatietherapie zou kunnen helpen om deze hardnekkige wonden te dichten. Volgens Ameer kunnen verwondingen de normale elektrische signalen van het lichaam verstoren. Door elektrische stimulatie toe te passen, herstelt het de normale signalen van het lichaam en trekt het nieuwe cellen aan om naar het wondbed te migreren. "Ons lichaam vertrouwt op elektrische signalen om te functioneren," zei Ameer. “We hebben geprobeerd een meer normale elektrische omgeving in de wond te herstellen of te bevorderen. We zagen dat cellen snel in de wond migreerden en huidweefsel in het gebied regenereerden. Het nieuwe huidweefsel omvatte nieuwe bloedvaten en de ontsteking werd onderdrukt. Historisch gezien hebben clinici elektrotherapie gebruikt voor genezing. Maar de meeste van die apparatuur omvat bekabelde, omvangrijke apparaten die alleen onder toezicht in een ziekenhuisomgeving kunnen worden gebruikt. Om een ​​comfortabeler product te ontwerpen dat 2018 uur per dag thuis kan worden gedragen, werkte Ameer samen met Rogers, een bio-elektronicapionier die in XNUMX voor het eerst het concept van bioresorbeerbare elektronische geneeskunde introduceerde.

remote control

De twee onderzoekers en hun teams ontwikkelden uiteindelijk een klein, flexibel verband dat zich zacht om de plaats van de verwonding wikkelt. De ene kant van het slimme regeneratieve systeem bevat twee elektroden: een kleine bloemvormige elektrode die bovenop het wondbed zit en een ringvormige elektrode die op gezond weefsel zit om de hele wond te omringen. De andere kant van het apparaat bevat een spoel voor het oogsten van energie om het systeem van stroom te voorzien en een NFC-systeem (Near Field Communication) om gegevens draadloos in realtime te transporteren. Het team heeft ook sensoren toegevoegd die kunnen beoordelen hoe goed de wond geneest. Door de weerstand van de elektrische stroom door de wond te meten, kunnen artsen de voortgang volgen. Een geleidelijke afname van de stroommeting houdt rechtstreeks verband met het genezingsproces. Dus als de stroom hoog blijft, weten artsen dat er iets mis is. Door deze mogelijkheden in te bouwen kan het apparaat draadloos op afstand bediend worden. Van een afstand kan een arts beslissen wanneer de elektrische stimulatie moet worden toegepast en kan hij de voortgang van de genezing van de wond volgen. "Terwijl een wond probeert te genezen, produceert het een vochtige omgeving", zei Ameer. "Dan, terwijl het geneest, zou het moeten opdrogen. Vocht verandert de stroom, dus we kunnen dat detecteren door elektrische weerstand in de wond te volgen. Vervolgens kunnen we die informatie verzamelen en draadloos verzenden. Bij wondzorgmanagement willen we idealiter dat de wond binnen een maand sluit. Als het langer duurt, kan die vertraging zorgen baren.” In een kleine diermodelstudie pasten de onderzoekers slechts 30 minuten per dag elektrische stimulatie toe. Zelfs deze korte tijd versnelde de sluiting met 30%.

Verdwijnende handeling

Wanneer de wond is genezen, lost de bloemvormige elektrode eenvoudig op in het lichaam, waardoor het niet meer nodig is om hem terug te halen. Het team maakte de elektroden van een metaal genaamd molybdeen, dat veel wordt gebruikt in elektronische en halfgeleidertoepassingen. Ze ontdekten dat wanneer molybdeen dun genoeg is, het biologisch kan worden afgebroken. Bovendien verstoort het het genezingsproces niet. "We zijn de eersten die laten zien dat molybdeen kan worden gebruikt als biologisch afbreekbare elektrode voor wondgenezing", zei Ameer. “Na ongeveer zes maanden was het meeste weg. En we ontdekten dat er heel weinig ophoping is in de organen. Niets ongewoons. Maar de hoeveelheid metaal die we gebruiken om deze elektroden te maken is zo minimaal dat we niet verwachten dat dit grote problemen zal veroorzaken.” Vervolgens is het team van plan om hun verband voor diabetische zweren te testen in een groter diermodel. Vervolgens proberen ze het op mensen te testen. Omdat het verband gebruik maakt van de genezende kracht van het lichaam zonder medicijnen of biologische geneesmiddelen af ​​te geven, wordt het geconfronteerd met minder regelgevende hindernissen. Dit betekent dat patiënten het potentieel veel eerder op de markt kunnen zien.

Tijdstempel:

Meer van Nanowerk