这种绷带通过将电疗直接传送到伤口部位来加速愈合。它还能主动监测愈合过程,并在不再需要时通过电极无害地溶解到身体中。
西北麦考密克工程学院的研究人员认为,这将成为糖尿病患者的有力工具。他们的溃疡会导致各种并发症,包括截肢甚至死亡。在一项针对小鼠的研究中,有绷带的糖尿病溃疡愈合速度比没有绷带快30%。
研究人员上周发表了他们的发现科学的进步.他们说,这是第一个能够进行电疗的生物可吸收绷带,也是智能再生系统的第一个例子。
“当一个人出现伤口时,我们的目标总是尽快缝合伤口。”说Guillermo Ameer是这项研究的联合负责人。否则,裸露的伤口很容易感染。而且,对于糖尿病患者来说,感染更难治疗,也更危险。对于这些患者来说,对真正适用于他们的具有成本效益的解决方案的主要需求尚未得到满足。我们的新型绷带性价比高,易于使用,适应性强,舒适,能有效地闭合伤口,防止感染和进一步的并发症。”
研究负责人之一约翰·罗杰斯说,该团队设计的绷带具有完全可吸收的活性成分,可与伤口床相互作用。这意味着它们会自然消失,避免了物理提取可能对组织造成的潜在损伤。
用电给绷带供电
他是麦考密克工程学院生物医学工程的丹尼尔·黑尔·威廉姆斯教授。他还是西北大学范伯格医学院的外科教授。罗杰斯是麦考密克和范伯格大学材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的路易斯·辛普森和金伯利·奎雷教授。他还负责Querrey Simpson生物电子学研究所。
他们一起决定评估电刺激疗法是否有助于闭合顽固的糖尿病溃疡伤口。这种方法可以在受伤后恢复身体的正常电信号,吸引新细胞迁移到伤口床上。
临床医生历史上曾使用这种方法进行治疗。然而,这种设备通常包括有线,笨重的组件,需要在医院设置监督。阿米尔和罗杰斯想设计一种更舒适的产品,可以在家里全天候佩戴。
“我们的身体依赖电信号来运作,”Ameer说。“我们试图在伤口上恢复或促进一个更正常的电环境。我们观察到细胞迅速迁移到伤口并在该区域再生皮肤组织。新的皮肤组织包括新的血管,炎症得到了抑制。”
允许远程操作
Rogers和Ameer研制的绷带轻柔地包裹在受伤部位。一边包含两个电极,另一边包含一个能量收集线圈和一个用于实时无线传输数据的近场通信系统。
研究人员还安装了用于评估伤口愈合情况的传感器,通过测量穿过伤口的电流电阻来监测伤口愈合情况。逐渐减少直接反映了愈合过程。如果医生观察到一个大电流测量,他们知道有一个问题。
这些功能允许在没有电线的情况下进行远程操作。医生可以决定何时实施电刺激,并从远处监测愈合过程。在动物模型研究中,他们每天只进行30分钟的电刺激。即使如此短的时间也能加速30%的伤口愈合。
“当伤口试图愈合时,它会产生一个潮湿的环境,”Ameer说。“然后,随着伤口愈合,它应该会干涸。水分会改变电流,所以我们可以通过追踪伤口中的电阻来检测。然后,我们可以收集这些信息并通过无线传输。在伤口护理管理中,理想情况下我们希望伤口在一个月内愈合。如果需要更长的时间,这种延迟可能会引发担忧。”
它消失了
研究人员用一种叫做钼的金属开发了这种电极,钼通常用于电子和半导体领域。他们发现,当钼足够薄时,它可以生物降解,并且不会干扰愈合过程。
Ameer说:“我们是第一个证明钼可以用作伤口愈合的可生物降解电极的人。”“大约六个月后,大部分都消失了。我们发现在器官中很少有堆积。没什么不寻常的。但我们用于制造这些电极的金属量是如此之少,我们不期望它会引起任何重大问题。”
下一步包括计划在更大的动物模型上测试绷带对糖尿病溃疡的治疗效果。接下来理想的是进行人体试验。研究人员表示,在不使用药物或生物制剂的情况下利用身体的治愈能力意味着他们的发明面临的监管障碍更少。他们希望这意味着他们可以更快地将这种绷带推向市场。
美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所和CARE部分支持了这项研究。西北大学生物医学工程博士候选人Joseph Song担任共同第一作者。