Хронические раны, такие как диабетические язвы на коже, могут очень медленно заживать, что может привести к ампутации, а иногда даже к смерти. Новая повязка может ускорить их заживление за счет электрической стимуляции, но только по мере необходимости.
Созданный учеными Стэнфордского университета прототип устройства состоит из двух слоев. Сверху находится полимерная пленка толщиной всего 100 микрон, на которую крепятся электронные компоненты. На нижней стороне этой пленки находится другой слой, «резиноподобный, похожий на кожу» гидрогель, который соприкасается с раной.
Биосенсоры в повязке непрерывно контролируют электрический импеданс и температуру раны. Прошлые исследования показали, что импеданс увеличивается по мере заживления ран, тогда как температура падает по мере стихания воспаления.
На схеме показано, как накладывать повязку на хроническую рану. Фото: Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University.
Если эти показатели указывают на то, что рана с трудом заживает, включается электрический стимулятор в повязке, который подает слабый электрический ток в подлежащие ткани. Как и в случае с другими раневыми повязками, считается, что это ускоряет закрытие тканей и уменьшает инфекцию за счет увеличения скорости миграции кератиноцитов (клеток кожи) в место раны и уничтожения бактерий.
Когда повязка занимается своими делами, она использует бортовую радиоантенну для беспроводной связи с сопряженным смартфоном. Лицо, осуществляющее уход, используя этот телефон, может, таким образом, проверить состояние раны, не беспокоя ее повторно, так как для этого не требуется снимать повязку. Тем не менее, когда пришло время снять повязку, нагревание ее до 40°C приводит к тому, что гидрогель безвредно отделяется от поверхности раны.
Некоторые электронные компоненты бандажа. Фото: Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University.
В испытаниях, проведенных на мышах, было обнаружено, что использование устройства ускоряет время заживления примерно на 25% и ускоряет отрастание кожи примерно на 50%. Ученые подчеркивают, что может пройти некоторое время, прежде чем повязку можно будет использовать на людях, поскольку ее все еще необходимо увеличить до размера, пригодного для использования человеком, и снизить производственные затраты.
В конечном итоге она также может включать больше датчиков для измерения pH, метаболитов и биомаркеров. Исследователи считают, что это должно способствовать более быстрому заживлению хронических ран и улучшить наше понимание того, как такие раны заживают.
«Благодаря стимуляции и сенсорам в одном устройстве умная повязка ускоряет заживление, а также отслеживает улучшение состояния раны», — сказал д-р Артем Троцюк, соавтор статьи об исследовании. «Мы думаем, что это представляет собой новую модальность, которая позволит сделать новые биологические открытия и исследовать ранее трудно проверяемые гипотезы о процессе человеческого исцеления».
Статья была недавно опубликована в журнале Nature Biotechnology.
Источник: Stanford University via EurekAlert.
