Научный работник в области материаловедения и инженеров Сюдон Ван подходит к новой ране, одевающейся вокруг запястья аспиранта Инь Лонг. Устройство стимулирует исцеление, используя электричество, генерируемое естественными движениями тела. Фото: UW-Madison фото Сэма Миллиона-Уивера.

Новая недорогая раневая повязка, разработанная инженерами Университета Висконсина-Мэдисона, может значительно ускорить исцеление.

Этот метод использует энергию, генерируемую из собственных движений тела пациента, для применения нежных электрических импульсов в месте повреждения.

В тестах на грызуны повязки сокращали сроки заживления до трех дней по сравнению с почти двумя неделями для нормального процесса заживления.

«Мы были удивлены, увидев такой быстрый уровень восстановления, — говорит Сюдун Ванг, профессор материаловедения и инженерии в UW-Madison. «Мы подозревали, что устройства будут оказывать какое-то влияние, но величина была намного больше, чем мы ожидали».

Ван и коллабораторы описали метод раневой повязки сегодня (29 ноября 2018 года) в журнале ACS Nano .

Исследователи уже несколько десятилетий знают, что электричество может быть полезно для заживления кожи, но большинство используемых сегодня электротерапевтических устройств требуют громоздкого электрического оборудования и сложной проводки для обеспечения мощных толчков электричества.

«Острые и хронические раны представляют собой значительную нагрузку для здравоохранения во всем мире», — говорит коллаборационист Ангела Гибсон, профессор хирургии в UW-Madison и ожоговый хирург и директор служб лечения ран в UW Health. «Использование электрической стимуляции в заживлении ран необычно».

В отличие от существующих методов, новая повязка намного более проста.

«Наше устройство так же удобно, как повязка, которую вы надели на кожу», — говорит Ван.

Новые повязки состоят из небольших электродов для места повреждения, которые связаны с группой, в которой хранятся энергоуборочные единицы, называемые наногенераторами, которые зацикливаются вокруг туловища пользователя. Естественное расширение и сжатие грудной клетки пользователя во время дыхания усиливают наногенераторы, которые обеспечивают низкоинтенсивные электрические импульсы.

«Характер этих электрических импульсов подобен тому, как тело генерирует внутреннее электрическое поле», — говорит Ван.

It's not a shock: Better bandage promotes powerful healing

Новое устройство, питаемое энергией, собранной из естественных движений тела, ускоряет заживление ран, обеспечивая мягкие электрические импульсы на участке травмы. Фото: Сэм Миллион-Уивер

И эти маломощные импульсы не повредят здоровой ткани, как традиционные, мощные электротерапевтические устройства.

Фактически, исследователи показали, что облучение клеток высокоэнергетическими электрическими импульсами заставляло их производить почти в пять раз больше реактивных видов кислорода — основные факторы риска рака и клеточного старения — чем клетки, которые подвергались воздействию наногенераторов.

Также было благом для исцеления: они определили, что импульсы малой мощности повышают жизнеспособность для типа клеток кожи, называемых фибробластами, а воздействие импульсов наногенератора стимулирует фибробласты к выстраиванию линии (решающий этап заживления ран) и приводит к образованию более биохимических веществ, которые способствовать росту ткани.

«Эти результаты очень интересны», — говорит сотрудник Weibo Cai, профессор радиологии UW-Madison. «Подробные механизмы по-прежнему должны быть освещены в будущей работе».

В этом ключе исследователи стремятся дразнить точно, как мягкие импульсы помогают в заживлении. Ученые также планируют протестировать устройства на кожу свиньи, которые точно имитируют ткань человека.

И они работают над тем, чтобы дать наногенераторам дополнительные возможности — настроить их структуру, чтобы обеспечить сбор энергии из небольших незаметных подергиваний на коже или пульсирующий пульс пульса.

«Впечатляющие результаты в этом исследовании представляют собой захватывающий новый стимул для электростимуляции для многих разных типов раны, учитывая простоту дизайна», — говорит Гибсон, который будет сотрудничать с командой, чтобы подтвердить воспроизводимость этих результатов в моделях кожи человека.

Если команда успешна, устройства могут помочь решить серьезную проблему для современной медицины.

«Мы считаем, что наш наногенератор может быть самым эффективным методом электростимуляции во многих терапевтических целях», — говорит Ван.

А поскольку наногенераторы состоят из относительно распространенных материалов, цена не будет проблемой.

«Я не думаю, что стоимость будет намного больше, чем обычная повязка», — говорит Ван. «Устройство само по себе очень просто и удобно изготовить».

По материалам сайта phys.org