灵活的可打印电气补丁加速伤口愈合

有无数的方法,人们可以体验身体的伤口轻微擦伤和磨损对手术的影响,临界损伤、烧伤和其他主要的创伤。这些伤口的愈合过程中也可以改变个人和可能被潜在不利影响健康状况如血管不足、糖尿病、肥胖和先进的年龄。在严重的情况下,异常的伤口愈合过程可以导致慢性伤口,一个条件可以显著影响流动性,生活质量和医疗保健费用。

正常的伤口愈合过程包括一系列复杂的四重叠但截然不同的步骤。在最初的步骤,从血液中血小板控制出血信号蛋白的形成矩阵插头;他们还生成分子会收缩血管和动员其他类型的细胞。这些额外的细胞杀死病原体在伤口愈合伤口面积和触发和血管形成。在后面的步骤中,蛋白质的矩阵,血管生长和连接进一步发展,和皮肤和其他表面细胞开始迁移到该网站。一起,皮肤和蛋白质基质形成肉芽组织修复并关闭伤口。在最后一步,血管形成蜡烛和肉芽组织继续发展,直到它最终变成了一个伤疤。

现有治疗伤口愈合包括敷料、负压绷带,增长的因素和抗炎药,清创术,超声治疗。但即使是在最好的条件下,完成伤口闭合的平均时间是12周的使用这些方法。

最近的治疗正在探索电场(EF)刺激;这种方法加速伤口愈合有限的副作用。管理在伤口处EF刺激激活皮肤和其他肉芽细胞的迁移,诱导血管形成和控制过度的炎症。结果,可穿戴EF刺激设备设计,显示改善伤口愈合时间。然而,传统的电极的庞大和不灵活性导致构象与伤口不相容,从而增加潜在的炎症和长期治疗。这些电极的制造也需要专门的技术。

寺崎生物医学研究所的协作团队创新开发了一个“智能”灵活的电动补丁(ePatch)这充分地址带来的挑战现有EF刺激设备和提供了许多独特的优越特性。

团队首先选择了银纳米线电极,它不仅提供抗菌特性还提供高电导率不堪重负。他们接下来选择嵌入电极在藻酸盐,一种凝胶状的物质,维持良好的水分含量和生物相容性,目前用于吸收性手术敷料。

由海藻酸的化学改性和添加钙,他们能够产生一个材料,将增加电极的稳定性和功能。通过进一步调整的银纳米线/改性海藻酸比,他们能够获得一种灵活的、精确的打印凝胶,或bio-ink,这将产生一个补丁和可定制的整合各种伤口的形状和大小。此外,钙加入诱导细胞增殖和迁移到伤口,从而促进血管形成。

制造e-Patch,模板是分层上硅胶表和bio-ink沉积在模板。经bio-ink凝固,模板被删除。

“通过仔细选择的材料和凝胶配方的优化,我们可以开发一个多功能的,容易制作,和具有成本效益的e-Patch这将大大促进和加速伤口愈合,“TIBI研究员韩俊少数Kim表示,博士,数字式电压表。

有益的品质的e-Patch TIBI团队开发是少数的几组实验进行验证。机械测试证明了e-Patch展出提高电极稳定性和电导率,和应变测试结果显示良好的宽容,在正常皮肤变形所需的水平。

测试进行细胞培养与EF e-Patch表明e-Patches脉冲刺激表现出显著更快的细胞增殖、迁移、聚集和对齐,以及分泌的增加增长因素因素有助于伤口愈合快。

动物模型研究大鼠伤口进行和结果表明,显著加速伤口愈合与e-Patch结果。EF刺激e-Patch展览不仅愈合迅速恶化的步骤,但也有更多的方向愈合过程,导致微小的伤疤,正常皮肤层的沉积和毛发生长后伤口关闭。

其他实验证实了抗菌性能的银纳米线电极用于e-Patches和这个属性是证明是独立的EF刺激。

还其他实验测试细胞坚持e-Patch的硅组件,并发现硅提供了一个有效、不粘表面的细胞。这个特性有助于确保减少皮肤损伤和过度的疤痕。

“我们ePatch提供前所未有的组合最优的特性加速伤口愈合,“TIBI董事和首席执行官阿里Khademhosseini少数说,博士学位。“这是一个许多精美的例子,我们做的工作在我们的个性化生物材料平台。”

这项研究发表在生物材料。