Pierwszy przejściowy bandaż elektroniczny przyspiesza gojenie o 30%

Pierwszy przejściowy bandaż elektroniczny przyspiesza gojenie o 30%

Znacznik czasu: 22 lutego 2023 1:57
Węzeł źródłowy: 1972187
22 lut 2023 (Wiadomości Nanowerk) Naukowcy z Northwestern University opracowali pierwszy w swoim rodzaju mały, elastyczny, rozciągliwy bandaż, który przyspiesza gojenie, dostarczając elektroterapię bezpośrednio do miejsca rany. W badaniu na zwierzętach nowy bandaż wyleczył wrzody cukrzycowe o 30% szybciej niż u myszy bez bandaża. Bandaż również aktywnie monitoruje proces gojenia, a następnie nieszkodliwie rozpuszcza się — elektrody i wszystko inne — w ciele, gdy nie jest już potrzebny. Nowe urządzenie może stanowić potężne narzędzie dla pacjentów z cukrzycą, u których wrzody mogą prowadzić do różnych powikłań, w tym amputacji kończyn, a nawet śmierci. Badania opublikowane w czasopiśmie Postępy nauki („Bioresorbowalny, bezprzewodowy i bezbateryjny system do elektroterapii i pomiaru impedancji rany”). Jest to pierwszy bioresorbowalny bandaż zdolny do elektroterapii i pierwszy przykład inteligentnego systemu regeneracyjnego. maleńka elektroda w kształcie kwiatka Zbliżenie na dwie elektrody bandaża: maleńką elektrodę w kształcie kwiatka, która znajduje się tuż nad łożyskiem rany, oraz elektrodę w kształcie pierścienia, która znajduje się na zdrowej tkance i otacza całą ranę. (Zdj.: Northwestern University) „Kiedy u osoby rozwija się rana, celem jest zawsze jej jak najszybsze zamknięcie” – powiedział Guillermo A. Ameer z Northwestern, który współkierował badaniem. „W przeciwnym razie otwarta rana jest podatna na infekcję. A dla osób z cukrzycą infekcje są jeszcze trudniejsze do leczenia i bardziej niebezpieczne. W przypadku tych pacjentów istnieje duże niezaspokojone zapotrzebowanie na opłacalne rozwiązania, które naprawdę dla nich działają. Nasz nowy bandaż jest ekonomiczny, łatwy w aplikacji, elastyczny, wygodny i skuteczny w zamykaniu ran, aby zapobiegać infekcjom i dalszym powikłaniom”. „Chociaż jest to urządzenie elektroniczne, aktywne składniki, które łączą się z łożyskiem rany, są całkowicie wchłanialne” – powiedział John A. Rogers z Northwestern, który współkierował badaniem. „W związku z tym materiały znikają naturalnie po zakończeniu procesu gojenia, unikając w ten sposób uszkodzeń tkanki, które w przeciwnym razie mogłyby zostać spowodowane przez fizyczną ekstrakcję”. Ekspert w dziedzinie inżynierii regeneracyjnej, Ameer jest profesorem inżynierii biomedycznej Daniela Hale Williamsa w McCormick School of Engineering w Northwestern oraz profesorem chirurgii na Northwestern University Feinberg School of Medicine. Kieruje również Centrum Zaawansowanej Inżynierii Regeneracyjnej (CARE) oraz programem szkoleniowym w zakresie Inżynierii Regeneracyjnej przed doktoratem, finansowanym przez Narodowe Instytuty Zdrowia. Rogers jest profesorem Louis Simpson i Kimberly Querrey w dziedzinie inżynierii materiałowej i inżynierii biomedycznej oraz chirurgii neurologicznej w McCormick and Feinberg. Kieruje także Querrey Simpson Institute for Bioelectronics. urządzenie do elastycznego bandaża elektronicznego Profesor Guillermo Ameer trzyma małe, cienkie, elastyczne urządzenie. (Zdjęcie: Northwestern University)

Moc elektryczności

Prawie 30 milionów ludzi w Stanach Zjednoczonych choruje na cukrzycę, a około 15 do 25% tej populacji rozwija w pewnym momencie swojego życia owrzodzenie stopy cukrzycowej. Ponieważ cukrzyca może powodować uszkodzenie nerwów, które prowadzi do drętwienia, osoby z cukrzycą mogą doświadczyć prostego pęcherza lub małego zadrapania, które pozostaje niezauważone i nieleczone. Ponieważ wysoki poziom glukozy pogrubia również ściany naczyń włosowatych, krążenie krwi spowalnia, co utrudnia gojenie się tych ran. To idealna burza, by mała kontuzja przekształciła się w niebezpieczną ranę. Naukowcy byli ciekawi, czy terapia elektrostymulacja może pomóc w zamknięciu tych uporczywych ran. Według Ameera urazy mogą zakłócać normalne sygnały elektryczne organizmu. Stosując stymulację elektryczną, przywraca normalne sygnały ciała, przyciągając nowe komórki do migracji do łożyska rany. „Nasze ciało polega na sygnałach elektrycznych, aby funkcjonować” – powiedział Ameer. „Próbowaliśmy przywrócić lub promować bardziej normalne środowisko elektryczne w ranie. Zaobserwowaliśmy, że komórki szybko migrowały do ​​rany i regenerowały tkankę skórną w okolicy. Nowa tkanka skórna zawierała nowe naczynia krwionośne, a stan zapalny został stłumiony”. Historycznie klinicyści stosowali elektroterapię do leczenia. Ale większość tego sprzętu obejmuje przewodowe, nieporęczne urządzenia, których można używać tylko pod nadzorem w warunkach szpitalnych. Aby zaprojektować wygodniejszy produkt, który można nosić przez całą dobę w domu, Ameer nawiązał współpracę z Rogersem, pionierem bioelektroniki, który jako pierwszy wprowadził koncepcję bioresorbowalnej medycyny elektronicznej w 2018 roku.

Zdalne sterowanie

Dwóch badaczy i ich zespoły ostatecznie opracowały mały, elastyczny bandaż, który miękko owija się wokół miejsca urazu. Po jednej stronie inteligentnego systemu regeneracyjnego znajdują się dwie elektrody: maleńka elektroda w kształcie kwiatka, która znajduje się tuż nad łożyskiem rany, oraz elektroda w kształcie pierścienia, która jest umieszczona na zdrowej tkance i otacza całą ranę. Po drugiej stronie urządzenia znajduje się cewka zbierająca energię do zasilania systemu oraz system komunikacji bliskiego pola (NFC) do bezprzewodowego przesyłania danych w czasie rzeczywistym. Zespół włączył również czujniki, które mogą ocenić, jak dobrze goi się rana. Mierząc opór prądu elektrycznego w poprzek rany, lekarze mogą monitorować postępy. Stopniowe zmniejszanie się pomiaru prądu ma bezpośredni związek z procesem gojenia. Tak więc, jeśli prąd pozostaje wysoki, lekarze wiedzą, że coś jest nie tak. Wbudowując te możliwości, urządzenie może być obsługiwane zdalnie, bez przewodów. Z daleka lekarz może decydować, kiedy zastosować stymulację elektryczną i monitorować postęp gojenia się rany. „Gdy rana próbuje się zagoić, wytwarza wilgotne środowisko” – powiedział Ameer. „Potem, gdy się zagoi, powinno wyschnąć. Wilgoć zmienia prąd, więc jesteśmy w stanie to wykryć, śledząc opór elektryczny w ranie. Następnie możemy zebrać te informacje i przesłać je bezprzewodowo. W przypadku leczenia ran najlepiej byłoby, gdyby rana zagoiła się w ciągu miesiąca. Jeśli potrwa to dłużej, opóźnienie to może budzić obawy”. W badaniu na małych zwierzętach naukowcy stosowali stymulację elektryczną przez zaledwie 30 minut dziennie. Nawet tak krótki czas przyspieszył zamknięcie o 30%.

Znikający akt

Kiedy rana się zagoi, elektroda w kształcie kwiatka po prostu rozpuszcza się w ciele, omijając potrzebę jej odzyskania. Zespół wykonał elektrody z metalu zwanego molibdenem, który jest szeroko stosowany w elektronice i półprzewodnikach. Odkryli, że gdy molibden jest wystarczająco rzadki, może ulegać biodegradacji. Ponadto nie zakłóca procesu gojenia. „Jako pierwsi pokazaliśmy, że molibden może być stosowany jako biodegradowalna elektroda do gojenia się ran” – powiedział Ameer. „Po około sześciu miesiącach większość zniknęła. Odkryliśmy, że w narządach gromadzi się bardzo mało. Nic niezwykłego. Ale ilość metalu, której używamy do wytworzenia tych elektrod, jest tak minimalna, że ​​nie spodziewamy się, że spowoduje to jakiekolwiek poważne problemy”. Następnie zespół planuje przetestować swój bandaż na wrzody cukrzycowe na większym modelu zwierzęcym. Następnie zamierzają przetestować go na ludziach. Ponieważ bandaż wykorzystuje własną moc uzdrawiania organizmu bez uwalniania leków lub substancji biologicznych, napotyka mniej przeszkód regulacyjnych. Oznacza to, że pacjenci potencjalnie mogliby zobaczyć go na rynku znacznie wcześniej.

Znak czasu:

Więcej z Nanowerk