Фотография работающей на воде и не содержащей электроники повязки (WPED) для электростимуляции ран. Автор: Раджарам Кавети
Исследователи разработали недорогую повязку, которая использует электрическое поле для ускорения заживления хронических ран. В ходе испытаний на животных раны, которые лечили этими электрическими повязками, заживали на 30% быстрее, чем раны, леченные обычными повязками.
Их статья «Водяные повязки без электроники, которые электрически стимулируют раны для быстрого закрытия ран» была опубликована 7 августа в журнале открытого доступа Science Advances.
Хронические раны – это открытые раны, которые заживают медленно, если вообще заживают. Например, язвы, возникающие у некоторых пациентов с диабетом, представляют собой хронические раны. Эти раны особенно проблематичны, поскольку они часто рецидивируют после лечения и значительно увеличивают риск ампутации и смерти.
Одна из проблем, связанных с хроническими ранами, заключается в том, что существующие варианты лечения чрезвычайно дороги, что может создать дополнительные проблемы. для пациентов.
«Наша цель заключалась в разработке гораздо менее дорогой технологии, которая ускоряет заживление пациентов с хроническими ранами», — говорит Амай Бандодкар, соавтор работы и доцент кафедры электротехники и электротехники. компьютерная инженерия в Университете штата Северная Каролина.
«Мы также хотели убедиться, что технология достаточно проста в использовании для людей в домашних условиях, а не является чем-то, что пациенты могут получить только в клинических условиях».
«Этот проект является частью более крупного проекта DARPA по ускорению заживления ран с помощью персонализированных повязок», — говорит Сэм Сиа, соавтор работы и профессор биомедицинской инженерии в Колумбийском университете.
«Этот совместный проект показывает, что эти легкие повязки, которые могут обеспечивать электрическую стимуляцию простым добавлением воды, заживляют раны быстрее, чем контрольная группа, с той же скоростью, что и более объемные и дорогие средства для лечения ран».
Фотография WPED, нанесенная на макет раны на ноге человека. Фото: Раджарам Кавети
В частности, исследовательская группа разработала работающие на воде, не содержащие электроники повязки (WPED), которые представляют собой одноразовые повязки для ран, имеющие электроды с одной стороны и небольшую биосовместимую батарею с другой.
Повязка накладывается на пациента таким образом, чтобы электроды соприкасались с раной. Затем капля воды наносится на батарею, активируя ее. После активации повязка создает электрическое поле в течение нескольких часов.
«Это электрическое поле имеет решающее значение, поскольку хорошо известно, что электрические поля ускоряют заживление хронических ран», — говорит Раджарам Кавети, соавтор исследования и научный сотрудник в Университете штата Северная Каролина.
Электроды сконструированы таким образом, что они могут сгибаться вместе с повязкой и соответствовать поверхности хронических ран, которые часто бывают глубокими и имеют неправильную форму.
«Эта способность соответствовать имеет решающее значение, поскольку мы хотим, чтобы электрическое поле было направлено от периферии раны к ее центру», — говорит Кавети.
«Чтобы эффективно сфокусировать электрическое поле, необходимо, чтобы электроды контактировали с пациентом как по периферии, так и по центру самой раны. А поскольку эти раны могут быть асимметричными и глубокими, необходимо иметь электроды, которые могут соответствовать широкому спектру особенностей поверхности».
«Мы протестировали повязки на мышах с диабетом, которые являются широко используемой моделью для заживления ран у людей», — говорит Мэгги Якус, соавтор исследования и аспирант Колумбийского университета.
«Мы обнаружили, что электрическая стимуляция от устройства ускорила скорость закрытия ран, способствовала образованию новых кровеносных сосудов и уменьшила воспаление, все это указывает на общее улучшение заживления ран».
Фотография исследователя Раджарама Кавети, держащего в руках работающую на воде и не содержащую электроники повязку (WPED) для электростимуляции ран. Автор: Гурудатт Нанджанагуду Ганеш
В частности, исследователи обнаружили, что мыши, получавшие лечение WPED, выздоравливали примерно на 30 % быстрее, чем мыши, получавшие обычные повязки.
«Но не менее важно, что эти повязки можно производить с относительно низкой стоимостью — мы» речь идет о паре долларов накладных расходов на перевязку», — говорит Бандодкар.
«Диабетическая язва стопы — это серьезная проблема, которая может привести к ампутации нижних конечностей», — говорит Аристидис Вевес, соавтор исследования и профессор хирургии в Beth Israel Deaconess Center.
«Существует острая необходимость в новых терапевтических подходах, поскольку последний из них, одобренный Управлением по контролю за продуктами и лекарствами, был разработан более 25 лет назад. Моей команде очень повезло участвовать в этом проекте, который исследует инновационные и эффективные новые методы, которые могут произвести революцию в лечении диабетических язв стопы».
Кроме того, WPED можно накладывать быстро и легко. И после нанесения пациенты могут передвигаться и заниматься повседневными делами. Эта функциональность означает, что пациенты могут получать лечение дома и с большей вероятностью будут соблюдать режим лечения. Другими словами, пациенты с меньшей вероятностью будут пропускать сеансы лечения или использовать сокращенные варианты, поскольку им не нужно приходить в клинику или оставаться неподвижными в течение нескольких часов.
«Следующие шаги для нас включают дополнительную работу по точной настройке нашей способности уменьшать колебания электрического поля и увеличивать продолжительность поля. Мы также продвигаемся вперед с дополнительными испытаниями, которые приблизят нас к клиническим испытаниям и — в конечном итоге — практическому использованию, которое может помочь людям», — говорит Бандодкар.
Дополнительная информация: Раджарам Кавети и др., Водяные повязки без электроники, которые электрически стимулируют раны для быстрого закрытия ран, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.ado7538. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado7538
Информация о журнале: Science Advances Предоставлено Университетом штата Северная Каролина
