Băng điện tử tạm thời đầu tiên tăng tốc độ hồi phục lên 30%

Băng điện tử tạm thời đầu tiên tăng tốc độ hồi phục lên 30%

Dấu thời gian: 22 tháng 2023 năm 1 57:XNUMX CH
Nút nguồn: 1972187
Ngày 22 tháng 2023 năm XNUMX (Tin tức Nanowerk) Các nhà nghiên cứu của Đại học Northwestern đã phát triển một loại băng cá nhân nhỏ, linh hoạt, có thể co giãn đầu tiên giúp đẩy nhanh quá trình lành vết thương bằng cách cung cấp liệu pháp điện trị liệu trực tiếp đến vị trí vết thương. Trong một nghiên cứu trên động vật, băng mới chữa lành vết loét do tiểu đường nhanh hơn 30% so với chuột không băng. Băng cũng tích cực theo dõi quá trình lành vết thương và sau đó hòa tan một cách vô hại — các điện cực và tất cả — vào cơ thể sau khi không còn cần thiết. Thiết bị mới này có thể cung cấp một công cụ mạnh mẽ cho bệnh nhân tiểu đường, những người bị loét có thể dẫn đến nhiều biến chứng khác nhau, bao gồm cắt cụt chi hoặc thậm chí tử vong. Nghiên cứu đăng trên tạp chí Những tiến bộ khoa học (“Hệ thống hấp thụ sinh học, không dây và không dùng pin để điều trị bằng điện và cảm biến trở kháng tại các vị trí vết thương”). Nó đánh dấu loại băng có thể tự tiêu sinh học đầu tiên có khả năng cung cấp liệu pháp điện trị liệu và là ví dụ đầu tiên về hệ thống tái tạo thông minh. điện cực hình bông hoa nhỏ Xem cận cảnh hai điện cực của băng: Một điện cực hình bông hoa nhỏ nằm ngay trên giường vết thương và một điện cực hình vòng nằm trên mô khỏe mạnh để bao quanh toàn bộ vết thương. (Hình ảnh: Đại học Northwestern) “Khi một người bị vết thương, mục tiêu luôn là làm lành vết thương đó càng nhanh càng tốt,” Guillermo A. Ameer của Northwestern, đồng chủ trì cuộc nghiên cứu, cho biết. “Nếu không, vết thương hở rất dễ bị nhiễm trùng. Và, đối với những người mắc bệnh tiểu đường, nhiễm trùng thậm chí còn khó điều trị và nguy hiểm hơn. Đối với những bệnh nhân này, có một nhu cầu lớn chưa được đáp ứng về các giải pháp tiết kiệm chi phí thực sự hiệu quả với họ. Loại băng mới của chúng tôi tiết kiệm chi phí, dễ sử dụng, dễ thích ứng, thoải mái và hiệu quả trong việc đóng vết thương để ngăn ngừa nhiễm trùng và các biến chứng khác.” John A. Rogers của Northwestern, người đồng lãnh đạo cuộc nghiên cứu cho biết: “Mặc dù nó là một thiết bị điện tử, nhưng các thành phần hoạt động giao tiếp với giường vết thương hoàn toàn có thể tái hấp thu được. “Như vậy, các vật liệu biến mất một cách tự nhiên sau khi quá trình chữa lành hoàn tất, do đó tránh được bất kỳ tổn thương nào đối với mô có thể gây ra bởi quá trình chiết xuất vật lý.” Là một chuyên gia về kỹ thuật tái tạo, Ameer là Giáo sư Kỹ thuật Y sinh Daniel Hale Williams tại Trường Kỹ thuật McCormick của Northwestern và là giáo sư phẫu thuật tại Trường Y khoa Feinberg thuộc Đại học Northwestern. Ông cũng chỉ đạo Trung tâm Kỹ thuật Tái tạo Tiên tiến (CARE) và Chương trình Đào tạo Kỹ thuật Tái tạo tiền tiến sĩ do Viện Y tế Quốc gia tài trợ. Rogers là Giáo sư Khoa học và Kỹ thuật Vật liệu Louis Simpson và Kimberly Querrey, Kỹ thuật Y sinh và Phẫu thuật Thần kinh tại McCormick và Feinberg. Ông cũng chỉ đạo Viện Điện sinh học Querrey Simpson. thiết bị cho băng điện tử linh hoạt Giáo sư Guillermo Ameer cầm thiết bị nhỏ, mỏng và linh hoạt. (Ảnh: Đại học Tây Bắc)

sức mạnh của điện

Gần 30 triệu người ở Hoa Kỳ mắc bệnh tiểu đường và khoảng 15 đến 25% dân số đó bị loét bàn chân do tiểu đường vào một thời điểm nào đó trong đời. Bởi vì bệnh tiểu đường có thể gây tổn thương thần kinh dẫn đến tê liệt, những người mắc bệnh tiểu đường có thể bị phồng rộp đơn giản hoặc vết xước nhỏ mà không được chú ý và không được điều trị. Khi nồng độ glucose cao cũng làm dày thành mao mạch, máu lưu thông chậm lại, khiến những vết thương này khó lành hơn. Đó là một cơn bão hoàn hảo để một vết thương nhỏ phát triển thành một vết thương nguy hiểm. Các nhà nghiên cứu tò mò muốn biết liệu liệu pháp kích thích điện có thể giúp đóng những vết thương cứng đầu này hay không. Theo Ameer, chấn thương có thể làm gián đoạn tín hiệu điện bình thường của cơ thể. Bằng cách áp dụng kích thích điện, nó khôi phục các tín hiệu bình thường của cơ thể, thu hút các tế bào mới di chuyển đến giường vết thương. Ameer nói: “Cơ thể chúng ta dựa vào các tín hiệu điện để hoạt động. “Chúng tôi đã cố gắng khôi phục hoặc thúc đẩy môi trường điện bình thường hơn trên vết thương. Chúng tôi quan sát thấy rằng các tế bào nhanh chóng di chuyển vào vết thương và tái tạo mô da trong khu vực. Các mô da mới bao gồm các mạch máu mới và tình trạng viêm nhiễm đã giảm bớt.” Trong lịch sử, các bác sĩ lâm sàng đã sử dụng liệu pháp điện để chữa bệnh. Nhưng hầu hết các thiết bị đó bao gồm các thiết bị có dây, cồng kềnh chỉ có thể được sử dụng dưới sự giám sát trong môi trường bệnh viện. Để thiết kế một sản phẩm thoải mái hơn có thể đeo suốt ngày đêm ở nhà, Ameer đã hợp tác với Rogers, một nhà tiên phong về điện tử sinh học, người đầu tiên giới thiệu khái niệm về thuốc điện tử có thể phân hủy sinh học vào năm 2018.

Điều khiển từ xa

Cuối cùng, hai nhà nghiên cứu và nhóm của họ đã phát triển một loại băng nhỏ, mềm dẻo quấn quanh vị trí bị thương. Một mặt của hệ thống tái tạo thông minh chứa hai điện cực: Một điện cực hình bông hoa nhỏ nằm ngay trên giường vết thương và một điện cực hình vòng nằm trên mô khỏe mạnh để bao quanh toàn bộ vết thương. Mặt còn lại của thiết bị chứa cuộn thu năng lượng để cấp nguồn cho hệ thống và hệ thống giao tiếp trường gần (NFC) để truyền dữ liệu không dây trong thời gian thực. Nhóm cũng bao gồm các cảm biến có thể đánh giá vết thương đang lành như thế nào. Bằng cách đo điện trở của dòng điện chạy qua vết thương, các bác sĩ có thể theo dõi tiến trình. Việc giảm dần phép đo dòng điện liên quan trực tiếp đến quá trình chữa bệnh. Vì vậy, nếu dòng điện vẫn cao, thì các bác sĩ biết có điều gì đó không ổn. Bằng cách xây dựng các khả năng này, thiết bị có thể được vận hành từ xa mà không cần dây. Từ xa, bác sĩ có thể quyết định khi nào áp dụng kích thích điện và có thể theo dõi tiến trình lành vết thương. Ameer nói: “Khi vết thương cố gắng chữa lành, nó sẽ tạo ra một môi trường ẩm ướt. “Sau đó, khi nó lành lại, nó sẽ khô đi. Độ ẩm làm thay đổi dòng điện, vì vậy chúng tôi có thể phát hiện ra điều đó bằng cách theo dõi điện trở trong vết thương. Sau đó, chúng tôi có thể thu thập thông tin đó và truyền không dây. Với việc quản lý chăm sóc vết thương, lý tưởng nhất là chúng tôi muốn vết thương liền lại trong vòng một tháng. Nếu mất nhiều thời gian hơn, sự chậm trễ đó có thể gây lo ngại.” Trong một nghiên cứu trên mô hình động vật nhỏ, các nhà nghiên cứu đã áp dụng kích thích điện chỉ trong 30 phút mỗi ngày. Ngay cả khoảng thời gian ngắn này cũng đã tăng tốc độ đóng cửa lên 30%.

Hành động biến mất

Khi vết thương đã lành, điện cực hình bông hoa sẽ hòa tan vào cơ thể mà không cần phải lấy ra. Nhóm nghiên cứu đã chế tạo các điện cực từ một kim loại gọi là molypden, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử và chất bán dẫn. Họ phát hiện ra rằng khi molypden đủ mỏng, nó có thể phân hủy sinh học. Hơn nữa, nó không can thiệp vào quá trình chữa bệnh. Ameer cho biết: “Chúng tôi là những người đầu tiên chứng minh rằng molypden có thể được sử dụng như một điện cực phân hủy sinh học để chữa lành vết thương. “Sau khoảng sáu tháng, hầu hết nó đã biến mất. Và chúng tôi thấy có rất ít sự tích tụ trong các cơ quan. Không có gì khác thường. Nhưng lượng kim loại chúng tôi sử dụng để tạo ra các điện cực này rất ít nên chúng tôi không nghĩ rằng nó sẽ gây ra bất kỳ vấn đề nghiêm trọng nào.” Tiếp theo, nhóm có kế hoạch thử nghiệm băng của họ đối với vết loét do tiểu đường trên mô hình động vật lớn hơn. Sau đó, họ nhắm đến việc thử nghiệm nó trên người. Vì băng tận dụng khả năng chữa bệnh của chính cơ thể mà không giải phóng thuốc hoặc chất sinh học nên nó gặp ít rào cản về quy định hơn. Điều này có nghĩa là bệnh nhân có thể thấy nó trên thị trường sớm hơn nhiều.

Dấu thời gian:

Thêm từ công trình nano