최초의 일시적인 전자 붕대는 치유 속도를 30% 높였습니다.

[아름이]

최초의 일시적인 전자 붕대는 치유 속도를 30% 높였습니다.
Bandage는 치유 과정을 모니터링하여 임상의에게 실시간으로 문제를 알립니다.
날짜:
2023년 2월 22일
원천:
노스웨스턴 대학교
요약:
연구원들은 상처 부위에 직접 전기 요법을 전달하여 치유를 가속화하는 작고 유연하며 신축성 있는 붕대를 개발했습니다. 붕대는 또한 치유 과정을 능동적으로 모니터링한 다음 더 이상 필요하지 않으면 전극과 모든 것을 인체에 무해하게 용해시킵니다.

전체 이야기
노스웨스턴 대학교 연구원들은 상처 부위에 직접 전기 요법을 전달하여 치유를 가속화하는 최초의 작고 유연하며 신축성 있는 붕대를 개발했습니다.

동물 연구에서 새로운 붕대는 붕대를 사용하지 않은 쥐보다 당뇨병성 궤양을 30% 더 빨리 치료했습니다.

붕대는 또한 치유 과정을 능동적으로 모니터링한 다음 더 이상 필요하지 않으면 전극과 모든 것을 인체에 무해하게 용해시킵니다. 새로운 장치는 궤양이 사지 절단이나 사망을 포함한 다양한 합병증을 유발할 수 있는 당뇨병 환자에게 강력한 도구를 제공할 수 있습니다.

이 연구는 Science Advances 저널의 2월 22일자 온라인판에 게재될 예정입니다 . 그것은 전기 요법을 전달할 수 있는 최초의 생체 흡수성 붕대이자 스마트 재생 시스템의 첫 번째 예입니다.

연구를 공동 주도한 Northwestern의 Guillermo A. Ameer는 "사람에게 상처가 생겼을 때 목표는 항상 가능한 한 빨리 그 상처를 봉합하는 것"이라고 말했습니다. "그렇지 않으면 열린 상처가 감염되기 쉽습니다. 당뇨병 환자의 경우 감염은 치료하기가 훨씬 더 어렵고 위험합니다. 이러한 환자에게는 실제로 효과가 있는 비용 효율적인 솔루션에 대한 주요 미충족 요구가 있습니다. 새로운 붕대는 감염 및 추가 합병증을 예방하기 위해 상처를 봉합하는 데 비용 효율적이고 적용하기 쉽고 적응력이 뛰어나고 편안하며 효율적입니다."

이 연구를 공동 주도한 Northwestern의 John A. Rogers는 "전자 장치이지만 상처 부위와 접하는 활성 구성 요소는 완전히 흡수될 수 있습니다."라고 말했습니다. "따라서 재료는 치유 과정이 완료된 후 자연스럽게 사라지므로 물리적 추출로 인해 발생할 수 있는 조직 손상을 방지할 수 있습니다."

재생 공학 전문가인 Ameer는 Northwestern의 McCormick 공과 대학의 생의학 공학과 Daniel Hale Williams 교수이자 Northwestern University Feinberg 의과 대학의 외과 교수입니다. 그는 또한 첨단 재생 공학 센터(CARE)와 미국 국립 보건원(National Institutes of Health)이 자금을 지원하는 박사 전 재생 공학 교육 프로그램을 지휘합니다. Rogers는 McCormick and Feinberg의 재료 과학 및 공학, 생의학 공학 및 신경 외과의 Louis Simpson 및 Kimberly Querrey 교수입니다. 그는 또한 Querrey Simpson Institute for Bioelectronics를 지휘합니다.

전기의 힘

미국에서 약 3,000만 명의 사람들이 당뇨병을 앓고 있으며, 그 인구의 약 15~25%가 일생의 어느 시점에서 당뇨병성 족부궤양을 앓게 됩니다. 당뇨병은 마비로 이어지는 신경 손상을 일으킬 수 있기 때문에 당뇨병 환자는 눈에 띄지 않고 치료되지 않는 단순한 물집이나 작은 긁힘을 경험할 수 있습니다. 높은 포도당 수치는 또한 모세혈관 벽을 두껍게 하므로 혈액 순환이 느려지고 이러한 상처가 치유되기 더 어려워집니다. 조그마한 상처가 위험한 상처로 발전하는 것은 그야말로 폭풍우다.

연구원들은 전기 자극 요법이 완고한 상처를 봉합하는 데 도움이 될 수 있는지 궁금했습니다. Ameer에 따르면 부상은 신체의 정상적인 전기 신호를 방해할 수 있습니다. 전기 자극을 가함으로써 신체의 정상 신호를 복원하고 새로운 세포를 유인하여 상처 부위로 이동시킵니다.

"우리 몸은 기능하기 위해 전기 신호에 의존합니다."라고 Ameer는 말했습니다. "우리는 상처 전체에 보다 정상적인 전기적 환경을 복원하거나 촉진하려고 노력했습니다. 우리는 세포가 상처로 빠르게 이동하고 해당 부위의 피부 조직을 재생하는 것을 관찰했습니다. 새로운 피부 조직에는 새로운 혈관이 포함되었고 염증이 진정되었습니다."

역사적으로 임상의는 치유를 위해 전기 요법을 사용했습니다. 그러나 대부분의 장비에는 병원 환경에서 감독 하에서만 사용할 수 있는 부피가 큰 유선 장치가 포함됩니다. 집에서 24시간 착용할 수 있는 보다 편안한 제품을 설계하기 위해 Ameer는 2018년 생체 흡수성 전자 의학의 개념을 처음 도입한 생체 전자 공학 선구자인 Rogers와 협력했습니다.

리모콘

두 연구원과 그들의 팀은 궁극적으로 부상 부위를 부드럽게 감싸는 작고 유연한 붕대를 개발했습니다. 스마트 재생 시스템의 한쪽에는 두 개의 전극이 있습니다. 하나는 상처 부위 바로 위에 있는 작은 꽃 모양의 전극이고 다른 하나는 건강한 조직 위에 위치하여 전체 상처를 둘러싸는 고리 모양의 전극입니다. 장치의 다른 쪽에는 시스템에 전원을 공급하는 에너지 수확 코일과 데이터를 실시간으로 무선으로 전송하는 근거리 통신(NFC) 시스템이 포함되어 있습니다.

팀은 또한 상처가 얼마나 잘 치유되고 있는지 평가할 수 있는 센서를 포함했습니다. 의사는 상처를 가로지르는 전류의 저항을 측정하여 진행 상황을 모니터링할 수 있습니다. 전류 측정의 점진적인 감소는 치유 과정과 직접적인 관련이 있습니다. 따라서 전류가 높게 유지되면 의사는 무언가 잘못되었음을 알 수 있습니다.

이러한 기능을 구축함으로써 장치를 전선 없이 원격으로 작동할 수 있습니다. 멀리서 의사는 전기 자극을 적용할 시기를 결정할 수 있고 상처의 치유 과정을 모니터링할 수 있습니다.

Ameer는 "상처가 치유를 시도하면 습한 환경이 생성됩니다."라고 말했습니다. "그런 다음 치유되면서 건조해야 합니다. 수분은 전류를 변경하므로 상처의 전기 저항을 추적하여 이를 감지할 수 있습니다. 그런 다음 해당 정보를 수집하고 무선으로 전송할 수 있습니다. 상처 치료 관리를 통해 우리는 이상적으로는 한 달 안에 상처가 닫히기를 원합니다. 더 오래 걸리면 그 지연이 우려를 불러일으킬 수 있습니다."

작은 동물 모델 연구에서 연구원들은 하루에 단 30분 동안 전기 자극을 적용했습니다. 이 짧은 시간에도 폐쇄가 30% 빨라졌습니다.

사라지는 행위

상처가 아물면 꽃 모양의 전극은 회수할 필요 없이 체내에서 용해됩니다. 연구팀은 전자 및 반도체 응용 분야에서 널리 사용되는 몰리브덴이라는 금속으로 전극을 만들었습니다. 그들은 몰리브덴이 충분히 얇을 때 생분해될 수 있다는 것을 발견했습니다. 또한 치유 과정을 방해하지 않습니다.

Ameer는 "우리는 몰리브덴이 상처 치유를 위한 생분해성 전극으로 사용될 수 있음을 처음으로 보여주었습니다."라고 말했습니다. "약 6개월 후 대부분이 사라졌습니다. 그리고 우리는 장기에 축적된 것이 거의 없다는 것을 발견했습니다. 평범하지 않은 것은 없습니다. 하지만 이러한 전극을 만드는 데 사용하는 금속의 양은 매우 적기 때문에 예상할 수 없습니다. 중대한 문제를 일으킬 수 있습니다."

다음으로 팀은 더 큰 동물 모델에서 당뇨병성 궤양에 대한 붕대를 테스트할 계획입니다. 그런 다음 인간에게 테스트하는 것을 목표로 합니다. 붕대는 약물이나 생물학적 제제를 방출하지 않고 신체 자체의 치유력을 활용하기 때문에 규제 장애물이 적습니다. 이것은 환자들이 잠재적으로 시장에서 훨씬 더 빨리 그것을 볼 수 있다는 것을 의미합니다.

"상처 부위에서 전기 요법 및 임피던스 감지를 위한 생체 흡수성, 무선 배터리 없는 시스템"이라는 연구는 국립 당뇨병 및 소화기 및 신장 질환 및 CARE 연구소에서 부분적으로 지원되었습니다. Northwestern biomedical engineering 박사 과정 후보인 Joseph Song이 공동 제1저자입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/