8 апреля 2023

Временная электронная повязка ускоряет заживление

Временная электронная повязка ускоряет заживление

Крупный план двух электродов повязки: Крошечный электрод в форме цветка, который находится прямо над раневым ложем, и кольцеобразный электрод, который располагается на здоровой ткани, окружая всю рану. Предоставлено: Северо-Западный университет.

Повязка также отслеживает процесс заживления и информирует медицинских работников о любых проблемах в режиме реального времени.

Беспроводная повязка без батареек подает электрические сигналы для заживления ран

Bandage отслеживает заживление, передавая данные в режиме реального времени на смартфон или планшет.

После завершения заживления повязка и электроника безвредно впитываются в тело.

Ученые Северо-Западного университета создали первую в своем роде маленькую, гибкую, растягивающуюся повязку, которая ускоряет процесс заживления, применяя электротерапию непосредственно к травме. В ходе испытаний на животных было обнаружено, что инновационная повязка заживляет диабетические язвы у мышей на 30% быстрее, чем у мышей без повязки.

Кроме того, повязка постоянно отслеживает процесс заживления и полностью растворяется, включая электроды, в теле, когда в ней больше нет необходимости. Это новое изобретение может быть ценным для людей с диабетом, чьи раны могут привести к серьезным последствиям, таким как ампутация конечностей или смерть.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances. Это первая биорезорбируемая повязка, способная проводить электротерапию, и первый пример умной регенеративной системы.

  • «Когда у человека появляется рана, цель всегда состоит в том, чтобы закрыть эту рану как можно быстрее», — сказал Гильермо А. 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.

Электронная повязка

Профессор Гильермо Амир держит в руке маленькое тонкое гибкое устройство. Предоставлено: Северо-Западный университет.

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.

На этой художественной иллюстрации показана часть устройства, которая безвредно растворяется в теле. Сделав электрод биорезорбируемым, исследователи смогли гарантировать, что устройство не будет мешать заживлению и росту новых тканей. Предоставлено: 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».
Гильермо Амир держит электронную повязку

Профессор Гильермо Амир держит маленькое, тонкое, гибкое устройство. Предоставлено: Северо-Западный университет.

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%.

Исчезновение

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.

Источник

Метки:





Ахиллесова пята гепатита В

Вирус гепатита B (HBV) инфицирует около 296 миллионов человек и вызывает значительную смертность, приводя к циррозу печени или раку, поскольку первоначально он поражает печень и имеет мало симптомов. Недавние исследования раскрыли новые механизмы действия белка-полимеразы ВГВ, которые могут привести к инновационным методам лечения, потенциально выходя за рамки ограничений существующих методов лечения, которые контролируют, но не…

Как исследования рака меняют лечение болезни Лайма

Ингибиторы рецепторов фактора роста фибробластов, тип лекарств, ранее изученных в контексте рака, обещают уменьшить воспаление и гибель клеток в образцах мозговой и нервной ткани, инфицированных Borrelia burgdorferi. Исследователи из Университета Тулейна определили новый многообещающий подход к лечению стойких неврологических симптомов, связанных с болезнью Лайма, который дает надежду пациентам, страдающим от долгосрочных последствий бактериальной инфекции, даже…

Недавно обнаруженные дрожжи могут предотвратить грибковые инфекции

Исследователи из Института науки Вейцмана в Израиле выявили дрожжи, которые можно использовать для предотвращения инвазивного кандидоза, основной причины смерти госпитализированных пациентов и пациентов с ослабленным иммунитетом. Исследование, недавно опубликованное в Журнале экспериментальной медицины (JEM), показывает, что новые дрожжи безвредно живут в кишечнике мышей и людей и могут вытеснять дрожжи, ответственные за кандидоз, Candida albicans. Микробы…

Причины распространенных врожденных дефектов

Недавние исследования выявили решающую роль метилирования ДНК в черепно-лицевом развитии, открывая путь к предотвращению расщелины губы и неба путем понимания воздействия окружающей среды на генетическую экспрессию. Расщелина губы и неба — наиболее распространенные черепно-лицевые врожденные дефекты у человека, ежегодно поражающие более 175 000 новорожденных во всем мире. Тем не менее, несмотря на десятилетия исследований, до…

Свойства цитоплазматических капель сперматозоидов

Исследователи из Университета штата Мичиган разгадали загадку менее изученной структуры сперматозоида, известной как цитоплазматическая капля (ЦК). CD, характеризующийся увеличенной цитоплазмой — вязким желеобразным веществом, инкапсулированным клеточной мембраной, — расположен рядом с головкой сперматозоида, особенно на его шейке. Это явление наблюдается у всех млекопитающих, включая человека. Эта новая генетическая модель является первой в своем роде. Как…