Первая временная электронная повязка ускоряет заживление на 30%

Первая временная электронная повязка ускоряет заживление на 30%

Отметка времени: 22 февраля 2023 г., 1:57
Исходный узел: 1972187
22 февраля 2023 г. (Новости Наноуэрк) Исследователи Северо-Западного университета разработали первую в своем роде маленькую, гибкую, растягивающуюся повязку, которая ускоряет заживление, доставляя электротерапию непосредственно к месту раны. В исследовании на животных новая повязка заживала диабетические язвы на 30% быстрее, чем у мышей без повязки. Повязка также активно следит за процессом заживления, а затем безвредно растворяется — электроды и все остальное — в теле после того, как она больше не нужна. Новое устройство может стать мощным инструментом для больных сахарным диабетом, у которых язвы могут привести к различным осложнениям, включая ампутацию конечностей или даже смерть. Исследование опубликовано в журнале Наука развивается («Биорезорбируемая, беспроводная и безбатарейная система для электротерапии и определения импеданса в местах ран»). Это первая биорезорбируемая повязка, способная проводить электротерапию, и первый пример умной регенеративной системы. крошечный электрод в форме цветка Крупный план двух электродов повязки: крошечный электрод в форме цветка, который находится прямо над раневым ложем, и электрод в форме кольца, который располагается на здоровой ткани, окружая всю рану. (Изображение: Северо-Западный университет) «Когда у человека появляется рана, цель всегда состоит в том, чтобы закрыть эту рану как можно быстрее», — сказал Гильермо Амир из Northwestern, один из руководителей исследования. «В противном случае открытая рана восприимчива к инфекции. А для людей с диабетом инфекции еще труднее лечить и они более опасны. Для этих пациентов существует большая неудовлетворенная потребность в экономически эффективных решениях, которые действительно работают для них. Наша новая повязка экономична, проста в применении, адаптируема, удобна и эффективна при закрытии ран, чтобы предотвратить инфекции и дальнейшие осложнения». «Несмотря на то, что это электронное устройство, активные компоненты, взаимодействующие с раневым ложем, полностью рассасываются», — сказал Джон А. Роджерс из Northwestern, один из руководителей исследования. «Таким образом, материалы исчезают естественным образом после завершения процесса заживления, что позволяет избежать любого повреждения ткани, которое в противном случае могло бы быть вызвано физическим извлечением». Эксперт в области регенеративной инженерии, Амир является профессором биомедицинской инженерии Дэниела Хейла Уильямса в Инженерной школе Маккормика Северо-Западного университета и профессором хирургии в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета. Он также руководит Центром передовой регенеративной инженерии (CARE) и программой подготовки докторантов по регенеративной инженерии, финансируемой Национальным институтом здравоохранения. Роджерс является профессором Луи Симпсона и Кимберли Куэрри в области материаловедения и инженерии, биомедицинской инженерии и неврологической хирургии в McCormick and Feinberg. Он также руководит Институтом биоэлектроники Куэрри Симпсона. устройство для гибкого электронного бандажа Профессор Гильермо Амир держит маленькое, тонкое, гибкое устройство. (Изображение: Северо-Западный университет)

Мощность электричества

Около 30 миллионов человек в США больны диабетом, и примерно у 15-25% этого населения в какой-то момент жизни развивается диабетическая язва стопы. Поскольку диабет может вызвать повреждение нервов, что приводит к онемению, у людей с диабетом может появиться простой волдырь или небольшая царапина, которые остаются незамеченными и не лечатся. Поскольку высокие уровни глюкозы также утолщают стенки капилляров, кровообращение замедляется, что затрудняет заживление этих ран. Это идеальный шторм для того, чтобы небольшая травма превратилась в опасную рану. Исследователям было любопытно посмотреть, может ли терапия электростимуляцией помочь закрыть эти неподатливые раны. По словам Амира, травмы могут нарушить нормальные электрические сигналы организма. Применяя электрическую стимуляцию, он восстанавливает нормальные сигналы организма, привлекая новые клетки для миграции в раневое ложе. «Наше тело полагается на электрические сигналы, чтобы функционировать», — сказал Амир. «Мы пытались восстановить или создать более нормальную электрическую среду в ране. Мы наблюдали, что клетки быстро мигрировали в рану и регенерировали кожную ткань в этой области. Новая кожная ткань включала новые кровеносные сосуды, и воспаление было подавлено». Исторически клиницисты использовали электротерапию для лечения. Но большая часть этого оборудования включает проводные, громоздкие аппараты, которые можно использовать только под наблюдением в условиях больницы. Чтобы разработать более удобный продукт, который можно было бы носить дома круглосуточно, Амир заключил партнерское соглашение с Роджерсом, пионером в области биоэлектроники, который впервые представил концепцию биорезорбируемой электронной медицины в 2018 году.

дистанционное управление

Два исследователя и их команды в конечном итоге разработали небольшую гибкую повязку, которая мягко оборачивает место травмы. Одна сторона интеллектуальной регенеративной системы содержит два электрода: крошечный электрод в форме цветка, который находится прямо над раневым ложем, и электрод в форме кольца, который располагается на здоровой ткани, окружая всю рану. Другая сторона устройства содержит катушку сбора энергии для питания системы и систему связи ближнего поля (NFC) для беспроводной передачи данных в режиме реального времени. Команда также включила датчики, которые могут оценить, насколько хорошо заживает рана. Измеряя сопротивление электрического тока через рану, врачи могут отслеживать прогресс. Постепенное уменьшение измерения тока напрямую связано с процессом заживления. Итак, если ток остается высоким, то врачи знают, что что-то не так. Благодаря этим возможностям устройством можно управлять удаленно без проводов. Издалека врач может решить, когда применить электрическую стимуляцию, и контролировать процесс заживления раны. «Когда рана пытается зажить, она создает влажную среду», — сказал Амир. «Затем, по мере заживления, он должен высохнуть. Влага изменяет ток, поэтому мы можем обнаружить это, отслеживая электрическое сопротивление в ране. Затем мы можем собрать эту информацию и передать ее по беспроводной сети. При лечении ран в идеале мы хотим, чтобы рана закрылась в течение месяца. Если это займет больше времени, эта задержка может вызвать опасения». В исследовании на модели небольшого животного исследователи применяли электрическую стимуляцию всего 30 минут в день. Даже этот короткий промежуток времени ускорил закрытие на 30%.

Исчезающий акт

Когда рана заживает, электрод в форме цветка просто растворяется в теле, минуя необходимость его извлечения. Команда сделала электроды из металла под названием молибден, который широко используется в электронных и полупроводниковых приложениях. Они обнаружили, что когда молибден достаточно тонкий, он может биоразлагаться. Кроме того, это не мешает процессу заживления. «Мы первыми показали, что молибден можно использовать в качестве биоразлагаемого электрода для заживления ран», — сказал Амир. «Примерно через шесть месяцев большая часть этого исчезла. И мы обнаружили очень небольшое накопление в органах. Ничего необычного. Но количество металла, которое мы используем для изготовления этих электродов, настолько минимально, что мы не ожидаем, что это вызовет какие-то серьезные проблемы». Затем команда планирует проверить свою повязку на наличие диабетических язв на более крупной модели животных. Затем они стремятся проверить его на людях. Поскольку повязка использует собственную исцеляющую силу организма, не высвобождая лекарств или биологических препаратов, она сталкивается с меньшим количеством нормативных препятствий. Это означает, что пациенты потенциально могут увидеть его на рынке намного раньше.

Отметка времени:

Больше от нанотехнология