无线智能绷带为治愈慢性伤口提供新见解

导读 有些伤口是不会愈合的。感染、糖尿病等疾病和免疫系统抑制通常会导致愈合缓慢。慢性伤口可持续数月并导致焦虑和抑郁。在最坏的情况下,它们...

有些伤口是不会愈合的。感染、糖尿病等疾病和免疫系统抑制通常会导致愈合缓慢。慢性伤口可持续数月并导致焦虑和抑郁。在最坏的情况下,它们会危及生命。每年的治疗费用已飙升至 250 亿美元。

然而,到目前为止,治疗慢性伤口的解决方案很少而且相差甚远,但斯坦福大学的研究人员现在报告说,他们已经开发出一种无线智能绷带,通过监测伤口愈合过程和治疗伤口,有望加速组织修复。同时受伤。

研究人员在 11 月 24 日发表在Nature Biotechnology上的一篇论文中说,他们的设备促进伤口更快闭合,增加流向受伤组织的新血流,并通过显着减少疤痕形成来促进皮肤恢复。

智能绷带由无线电路组成,使用阻抗/温度传感器来监测伤口愈合的进程。如果伤口愈合较慢或检测到感染,传感器会通知中央处理单元在伤口床上施加更多的电刺激,以加速组织闭合并减少感染。研究人员能够在智能手机上实时跟踪传感器数据,而无需电线。

工程奇迹

电子层,包括微控制器单元 (MCU)、无线电天线、存储器、电刺激器、生物传感器和其他组件,厚度仅为 100 微米——大约是一层乳胶漆的厚度。

所有这些电路都安装在巧妙设计的水凝胶(一种类似皮肤的橡胶状聚合物)之上,该水凝胶被集成以向受伤组织提供治疗性电刺激并收集实时生物传感器数据。

水凝胶中的聚合物经过精心设计,可在需要时牢固地粘附在伤口表面,但在加热到仅比体温高几度 (40°C/104°F) 时,可以干净、轻柔地拉开而不会伤害伤口。

“在封闭伤口时,智能绷带在愈合时起到保护作用,”该研究的共同第一作者、斯坦福大学化学工程系 KK Lee 教授鲍哲南实验室的博士后姜元文说。工程学。“但它不是被动工具。它是一种主动治疗设备,可以改变慢性伤口治疗的护理标准。”

电刺激,也称为趋电性,先前已报道可加速角质形成细胞向伤口部位的迁移,限制细菌感染并防止伤口表面形成生物膜,从而主动促进组织生长并帮助组织修复。研究人员能够采用这项经过充分研究的技术并将其与实时生物传感器数据集成,以提供一种由生物传感器提供信息的新型自动化治疗方式。

智能绷带的生物传感功能可监测局部环境的生物物理变化,提供实时、快速、稳健且极其准确的方法来测量伤口状况。从技术上讲,智能绷带可以感知伤口愈合时皮肤的电导率和温度变化——电阻抗随着伤口愈合而增加,局部温度随着炎症消退而下降。

“通过在一个设备中进行刺激和感应,智能绷带可以加速愈合,但它也会随着伤口的改善而保持跟踪,”Artem Trotsyuk 说,他也是该研究的共同第一作者,他在 Geoffrey 实验室完成了他的研究生工作Gurtner, MD,曾任斯坦福医学院强生外科杰出教授(名誉教授),现任亚利桑那大学图森分校外科系主任和生物医学工程教授。

“我们认为它代表了一种新的模式,它将使新的生物学发现和探索以前难以检验的关于人类康复过程的假设成为可能。”

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