Безжичната интелигентна подложка насърчава по-бързото затваряне на раната и насърчава възстановяването на кожата

Някои рани няма да заздравеят. Инфекции, заболявания като диабет и потисната имунна система често се натрупват, за да забавят лечението. Хроничните рани могат да продължат с месеци и да доведат до безпокойство и депресия. В най-лошия случай е животозастрашаващо. Цената на лечението е нараснала до 25 милиарда долара всяка година.

Досега решенията за лечение на хронични рани бяха рядко срещани, но сега изследователи от Станфордския университет съобщават, че са разработили безжична интелигентна превръзка, която е показала обещание за ускоряване на възстановяването на тъканите чрез наблюдение на процеса на зарастване на рани и зарастването на рани. ранен по едно време. казват изследователите в изследователска статия, публикувана на 24 ноемвриДесетата в Природни биотехнологии Техните устройства насърчават по-бързото затваряне на рани, увеличават притока на нова кръв към наранените тъкани и насърчават заздравяването на кожата чрез значително намаляване на образуването на белези.

Интелигентната превръзка се състои от безжични вериги, които използват сензори за съпротивление/температура, за да наблюдават напредъка на заздравяването на рани. Ако раната не заздравява или се открие инфекция, сензорите казват на процесора да приложи повече електрическа стимулация върху леглото на раната, за да ускори затварянето на тъканта и да намали инфекцията. Изследователите успяха да проследят данните от сензора в реално време на смартфон, без да са необходими кабели.

Инженерно чудо

Електронният слой, включително микроконтролер (MCU), радиоантена, памет, електрокатализатор, биосензори и други компоненти, е с дебелина само 100 микрона; Тоест един слой дебел латекс.

Всички тези кръгове, подскачащи върху умело проектиран хидрогел; Това е гумен, подобен на кожа полимер; Той е интегриран, за да доставя лечебна електрическа стимулация на наранени тъкани и да събира данни от биосензори в реално време.

Полимерът в хидрогела е внимателно проектиран да прилепва сигурно към повърхността на раната, когато е необходимо, като се изтегля чисто и внимателно, без да наранява раната, когато се нагрее до няколко градуса над телесната температура (40°C/104°F).

При запечатването на раната Smart Dressing предпазва по време на възстановяване. Но не е пасивен инструмент. Това е ефективно лечебно устройство, което може да промени стандарта на грижа при лечението на хронични рани.”

Yuanwen Jiang, съавтор на изследването и постдокторантски изследовател в лабораторията на Zhenan Bao, К. К. Лий, професор по химическо инженерство в Stanford School of Engineering

Електрическата стимулация, известна също като галванотаксис, по-рано е докладвана за ускоряване на миграцията на кератиноцитите към мястото на раната, намаляване на бактериалните инфекции и предотвратяване на развитието на биофилм върху повърхностите на раната, за проактивно насърчаване на растежа на тъканите и подпомагане на възстановяването на тъканите. Изследователите успяха да използват тази добре проучена технология и да я комбинират с данни от биосензори в реално време, за да осигурят нов автоматизиран метод за обработка, който се информира от биосензори.

Биочувствителните способности на интелигентната превръзка наблюдават биофизичните промени в местната среда, осигурявайки в реално време, бърз, здрав и много точен начин за измерване на състоянието на раната. Технически казано, интелигентната превръзка усеща проводимостта и температурните промени в кожата, докато раната зараства; Електрическото съпротивление се увеличава със зарастването на раната и локалните температури намаляват, когато възпалението отшуми. казва Артем Трусюк, също съавтор на изследването и завършил работа в лабораторията на д-р Джефри Гъртнър, бивш уважаван професор по хирургия (почетен) на Johnson & Johnson в Станфордското училище по медицина и понастоящем председател на хирургията и професор по биомедицинско инженерство в Университет на Аризона в Тусон. „Вярваме, че това представлява нов метод, който ще даде възможност за нови биологични открития и ще изследва трудни за тестване досега хипотези за човешкия лечебен процес.“

Приветстваме новите открития и насоки

Изследователите направиха проучването си крачка напред, като се впуснаха в разбирането защо и как електрическата стимулация лекува рани по-бързо. Сега те вярват, че електрическата стимулация насърчава активирането на про-регенеративни гени като селеноп, Противовъзпалителният ген, за който е установено, че помага за премахване на патогени и възстановяване на рани, и родителски, за които е доказано, че увеличават растежа на мускулите и меките тъкани. По същия начин електрическата стимулация увеличава броя на белите кръвни клетки, т.е. моноцитите и макрофагите, чрез набирането на по-големи количества противовъзпалителни М2 макрофаги, за които по-рано се съобщава, че са про-регенеративни и играят ключова роля в извънклетъчния матрикс образуване, което е необходимо по време на фазите на Възпроизвеждане на зарастване на рани.

Изследователите предупреждават, че интелигентната превръзка досега е доказателство за концепцията, макар и обещаваща. Остават обаче много предизвикателства. Това включва мащабиране на устройството до човешки размер, намаляване на разходите и решаване на дългосрочни проблеми със съхранението на данни – каквото и да е необходимо за мащабиране на масовото производство, ако възникне необходимост и възможност. По същия начин е вероятно да има нови сензори, които в момента не са интегрирани, които могат да бъдат добавени, като например тези, които измерват метаболити, биомаркери и pH. И има някои потенциални бариери пред клиничната употреба, като отхвърляне на хидрогела, при което кожата може да взаимодейства с устройството и да създаде лоша смес от гел към кожата или биозамърсяване на сензорите, което може да причини дразнене.

Въпреки тези препятствия, изследователите продължават да вървят напред и остават оптимисти относно способността на интелигентната превръзка да дава надежда на пациенти с хронични рани.

Съавтори от Станфорд: Yuanwen Jiang е постдокторант в групата на Bao. Артем Трусюк е бивш студент в Gurtner Lab. Симиао Ниу е бивш постдокторант в групата на Бао.

източник:

Справка в списанието:

Jiang, Y.; et al. (2022) Безжична интелигентна превръзка със затворен цикъл с вградени сензори и тригери за усъвършенствана грижа за рани и бързо възстановяване. Природни биотехнологии. doi.org/10.1038/s41587-022-01528-3.