Исследователи создают экономическую рану для быстрого лечения

Инженеры Университета Висконсина-Мэдисона создали новую экономичную раневую повязку, которая могла бы значительно ускорить исцеление удивительным образом.

Профессор по науке и технике материаловедения Сюдун Ван подходит к новой ране, одевающейся вокруг запястья аспиранта Инь Лонг. Устройство стимулирует исцеление, используя электричество, генерируемое естественными движениями тела. (Фото Сэма Миллиона-Уивера)

Процесс использует энергию, получаемую из собственных движений тела пациента, для применения мягких электрических импульсов в месте повреждения.

В тестах на грызуны повязки уменьшали сроки заживления до трех дней по сравнению с приблизительно двумя неделями для регулярного процесса заживления.

«Мы были удивлены, увидев такой быстрый коэффициент восстановления», – говорит Сюдун Ван, профессор материаловедения и инженерии в UW-Madison. «Мы подозревали, что устройства будут оказывать какое-то влияние, но величина была намного больше, чем мы ожидали».

Ван и коллабораторы проиллюстрировали свою технику раневой повязки в номере журнала ACS Nano от 29 ноября 1945 года

В течение более чем нескольких десятилетий ученые знали, что электричество может быть выгодным для заживления кожи, но большинство применяемых электротерапевтических устройств в настоящее время требуют громоздкого электрического оборудования и сложной проводки для обеспечения сильных толчков электричества.

«Острые и хронические раны представляют собой существенную нагрузку на здравоохранение во всем мире», – говорит сотрудник Анжела Гибсон, профессор хирургии в UW-Madison, и хирург-ожог и директор службы лечения ран в UW Health. «Использование электрической стимуляции в заживлении ран необычно».

По сравнению с нынешними подходами, эта новая повязка намного более проста.

Наше устройство так же удобно, как повязка, которую вы надели на кожу.

Xudong Wang, профессор материаловедения и инженерии, UW-Madison.

Новые повязки имеют небольшие электроды для участка травмы, которые связаны с группой, занимающей энергосборные единицы, известные как наногенераторы, которые зацикливаются вокруг туловища пользователя. Естественное расширение и сжатие грудной клетки пользователя при дыхании усиливают наногенераторы, которые затем подают низкоинтенсивные электрические импульсы.

«Характер этих электрических импульсов подобен тому, как тело генерирует внутреннее электрическое поле», говорит Ван.

Кроме того, эти маломощные импульсы не повредят здоровой ткани, как традиционные, мощные электротерапевтические устройства.

Фактически, ученые продемонстрировали, что облучение клеток энергичными электрическими импульсами привело к тому, что они образовали почти в пять раз больше реакционноспособных видов кислорода – основные факторы риска рака и клеточного старения – чем клетки, которые были обнажены для наногенераторов.

Также преимущество для заживления: они установили, что импульсы с малой мощностью повышают жизнеспособность для типа клеток кожи, известных как фибробласты, и воздействие импульсов наногенератора стимулирует фибробласты в линию (жизненно важный этап заживления ран) и генерирует более биохимических веществ, которые увеличивают рост тканей.

«Эти результаты очень интересны», – говорит сотрудник Weibo Cai, профессор радиологии UW-Madison. «Подробные механизмы по-прежнему должны быть освещены в будущей работе».

Вдоль этих линий ученые стремятся дразнить точно, как мягкие импульсы помогают в исцелении. Ученые также надеются протестировать устройства на кожу свиньи, которые очень напоминают ткань человека.

Кроме того, они направлены на то, чтобы дать наногенераторам дополнительные возможности, настраивая их структуру, чтобы обеспечить сбор энергии от пульсирующего импульса пульса или небольших неразличимых подергиваний на коже.

«Впечатляющие результаты в этом исследовании представляют собой захватывающий новый поворот на электрическую стимуляцию для многих разных типов раны, учитывая простоту дизайна», – говорит Гибсон, который будет сотрудничать с командой, чтобы ратифицировать воспроизводимость этих результатов в моделях кожи человека.

Если команда будет плодотворной, устройства могут помочь решить огромную проблему для современной медицины.

«Мы считаем, что наш наногенератор может быть самым эффективным методом электростимуляции во многих терапевтических целях», говорит Ван.

Кроме того, поскольку наногенераторы состоят из относительно распространенных материалов, цена не будет проблемой.

Я не думаю, что стоимость будет намного больше, чем обычная повязка . Устройство само по себе очень прост и удобен в изготовлении.

Xudong Wang, профессор материаловедения и инженерии в UW-Madison.

Это исследование было поддержано грантами от Национального института здоровья (R01EB021336 и P30CA014520).

Source link