Opatrunek samoprzylepny wytwarza prąd elektryczny, który sprzyja gojeniu, zmniejsza ryzyko infekcji

Zastosowania polimerów degradowalnych - prof. Stanisław Słomkowski (Lipiec 2019).

Anonim

Dobra wiadomość dla milionów ludzi, którzy cierpią na rany skóry, które się nie zagoją. Zespół naukowców z Uniwersytetu Stanowego w Ohio przyniósł potencjalnie transformujące rozwiązanie tego problemu, tworząc przenośny plaster klejowy, który napędza ciągły, mały prąd elektryczny, aby stymulować gojenie i zmniejszyć ryzyko infekcji.

Prawie 7 milionów Amerykanów ma przewlekłe rany - zwykle spowodowane cukrzycą, otyłością lub innymi chorobami mającymi wpływ na krążenie - co kosztuje system opieki zdrowotnej prawie 25 miliardów dolarów rocznie. Nie gojące się rany są bolesne, mogą trwale uszkodzić nerwy, uniemożliwić mobilność, aw skrajnych przypadkach spowodować infekcję, która może doprowadzić do śmierci.

Projekt łatki znacznie ulepsza istniejący opatentowany przez FDA bezprzewodowy opatrunek elektrochirurgiczny (WED), który wykorzystuje wrodzoną reakcję organizmu na uraz, aby pomóc goić się ranami.

"Rana naturalnie wytwarza własne pola elektryczne, które pomagają w redukcji bakterii i pobudzają regenerację komórek, jednak ta funkcja jest prawdopodobnie osłabiona w przypadku ran przewlekłych" - powiedział dr Sashwati Roy, profesor nadzwyczajny w Katedrze Chirurgii w Ohio State's College of Medicine. "Prototypowe opatrunki naśladują ten proces fizjologiczny, a chociaż udowodniono, że stwarzają optymalne środowisko, w którym chroniczne rany mogą się leczyć, zawsze szukamy nowych sposobów, aby utrzymać patogeny w lepszej kontroli."

Roy zauważa, że ​​chroniczne rany są szczególnie podatne na infekcje, ponieważ bakterie, które czasami swobodnie unoszą się w obrębie rany, mogą czasami się mobilizować, tworząc kolonie pokryte grubą lepką powłoką zwaną biofilmem. Układ odpornościowy nie może przenikać przez biofilm, a antybiotyki nie mogą dostać się do żadnej z nich - powodując ciągłe stany zapalne i infekcje niskiego poziomu, które mogą dodatkowo spowolnić proces gojenia.

Teraz, dzięki wsparciu Centrum Badań Klinicznych i Translacyjnych w Ohio State (CCTS), naukowcy z College of Engineering i College of Medicine przenoszą tę technologię na wyższy poziom. Pracując z zespołem inżynierów mechaniki i lotnictwa prowadzonym przez dr Shauryę Prakash i dr Visha Subramaniama, naukowcy zoptymalizowali projekt bandażu i ilość dostarczanego prądu elektrycznego. Podobnie jak obecne WED, nowy prototyp jest elastyczny, przenośny i samowystarczalny. Wykonany z jedwabiu i srebra, eksperymentalny opatrunek zawiera niezależną baterię, która zapewnia ciągły, bezpieczny, niski poziom prądu elektrycznego do urazu. "Mamy nadzieję, że ten nowy projekt pozwoli, aby pola elektryczne i prądy głębiej przenikały do ​​ran i naprawdę docierają tam, gdzie te biofilmy mogą się ukrywać" - powiedział Subramaniam, kierownik Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej w Ohio State. "Zniszczenie biofilmu umożliwiłoby antybiotykom rozpoczęcie zabijania bakterii, redukcję przewlekłego stanu zapalnego i umożliwienie naturalnej odpowiedzi immunologicznej organizmu na skuteczniejszą pracę." Wiadomo, że bakterie szybko zdobywają oporność na antybiotyki, ale zgodnie z naszą wiedzą bakterie nie rozwijają odporności przeciw elektrycznemu. " Aby przetestować eksperymentalny projekt, Roy i zespół naukowców opracowali model zwierzęcy naśladujący funkcję skóry osoby cierpiącej na zespół metaboliczny - otyłość, wysokie ciśnienie krwi, wysoki poziom cukru we krwi - który odzwierciedla typ pacjenta, który zwykle rozwija chroniczne rany. Modele zwierzęce miały obrażenia skóry zakażone Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus lub Acinetobacter baumannii, trzy różne typy bakterii, które powszechnie infekują rany i rozwijają biofilmy, które są oporne na leczenie.

Wczesne wyniki, które zostały przedstawione podczas corocznego spotkania Towarzystwa Leczącego gojenia w kwietniu 2016 r. Wskazują, że zainfekowane rany objęte eksperymentalnym opatrunkiem bioelektrycznym wyleczyły się lepiej i szybciej niż te opatrzone zwykłym opatrunkiem, powszechnie stosowanym obecnie do opatrywania ran. Naukowcy przypuszczają, że prądy elektryczne mogą zakłócać bakterie na dwa sposoby: poprzez przerywanie produkcji komunikatów chemicznych, które instruują bakterie do tworzenia biofilmów i osłabiają strukturę molekularną istniejących biofilmów, potencjalnie czyniąc je bardziej podatnymi na antybiotyki lub naturalną odpowiedź immunologiczną organizmu. Następnym krokiem zespołu jest skupienie się na opatrunku bioelektrycznym jako leczeniu przewlekłych ran w populacji pacjentów; jednak technologia może być również stosowana do leczenia ostrych urazów. Roy zauważa również, że Departament Obrony USA jest bardzo zainteresowany opatrunkiem jako tymczasowym środkiem zapobiegającym infekcji u żołnierzy rannych na froncie bojowym.

"Technologia ta ma długi okres przydatności do spożycia i jest wystarczająco mała, aby można ją było umieścić w jakimkolwiek polowym zestawie medycznym.Może ona zostać natychmiast zastosowana na rany, aby pomóc bakteriom w mobilizacji i zacząć promować leczenie, dopóki żołnierz nie zostanie przetransportowany do obiektu w celu uzyskania bardziej intensywnego leczenia medycznego. opieka."

Zespół już ma zainteresowanie od kilku partnerów branżowych i ma nadzieję rozpocząć testowanie nowej technologii u pacjentów przed końcem roku w celu określenia optymalnego czasu leczenia, a więcej na temat leczniczego wpływu pól elektrycznych na komórki skóry na poziomie molekularnym.