美国Wisconsin-Madison大学研究团队开发的一种低成本的伤口敷料能够显著加速伤口愈合,其效率令人惊讶。
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材料科学和工程学教授Xudong Wang正在将一种新的伤口敷料置于研究生Yin Long的手腕上。这种敷料可以使用人体运动产生的电流来刺激伤口愈合。Photo by Sam Million-Weaver
这种敷料利用患者自身身体活动产生的能量对损伤部位施加温和的电脉冲刺激。在啮齿类动物实验中,该敷料将正常情况下的近2周的愈合时间缩短至仅仅3天。王教授表示:“我们对于如此快速的康复速度赶到非常惊讶。起初我们觉得这种产品能产生一些作用,但没想到程度远超我们的预期。”
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Wang教授(左一))手持能够利用人体运动产生能量的新型敷料。
数十年前我们已经知道电流对于皮肤愈合有好处,但当今在用的大部分电疗单元都需要使用大体积的设备和复杂的线缆以传输大功率的电流。研究合伙人Angela Gibson(外科教授、伤口中心负责人)表示:急性和慢性伤口对当今世界的医疗卫生造成了巨大负担。在伤口治疗中使用电刺激并不常见。与目前的治疗方法相比,这种新的敷料更加来得直接。
王教授表示:我们的产品就如同普通绷带一样,使用非常方便。
这种新型敷料含有小的电极,与载有能量回收单元(被称为纳米发电机,Nanogenerators)的固定带相连,可以环绕使用者躯干而固定。使用者呼吸过程中胸廓的起伏可以驱动纳米发电机,输出低能量的电脉冲。
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由人体运动产生的能量驱动的新型敷料,可通过向受伤部位施加温和的电刺激来加速伤口愈合。
王教授解释道:这些电脉冲的性质与人体产生内在电场的方式类似。此外,这些低能脉冲不会损害健康组织,而传统的高能电疗器械则有此风险。事实上,研究人员已经发现将细胞暴露于高能电场会使得这些细胞产生近乎比暴露于纳米发电机时多5倍以上的活性氧自由基,这对于癌症和细胞衰老来说是大的风险。
此外,研究人员还发现低能电脉冲提高了一类皮肤细胞即成纤维细胞的活性,暴露于低能电场会促进成纤维细胞排列(伤口愈合的关键步骤)和产生更多的促进组织生长的生化物质。
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合伙人Weibo Cai(放射学教授)表示:这些发现非常令人激动,更加详细的机制需要在今后的工作中进一步探究。同样的,研究人员希望确定温和的电刺激如何促进伤口的愈合。科学家也有计划在猪的皮肤上实验该产品,而猪的皮肤与人非常接近。此外,研究团队正在努力赋予纳米发电机其他能力,即通过调整结构来从皮肤的无法察觉的微小动作或心跳来收集能量。
Gibson表示:鉴于该产品设计的简单性,该研究令人惊叹的结果代表了电刺激在伤口治疗方面的一种新的方向。Gibson接下来会与研究团队一起合作来确认结果在人体上的可重复性。
如果研究团队最终成功,该产品将会帮助我们解决现代医学的一个主要难题。
王教授认为该款纳米发电机能够成为服务很多治疗目的的最有效的电刺激方法。而且因为该产品使用常用的材料,价格也不会是问题。其成本可能与常规绷带相仿,且容易制作。
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