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. Статья с результатами работы была опубликована в журнале Science Advances.
Хронические раны — это открытые раны, которые заживают медленно, если заживают вообще. Например, язвы, которые появляются у некоторых пациентов с диабетом, являются хроническими ранами. Эти раны особенно проблематичны, поскольку они часто рецидивируют после лечения и значительно увеличивают риск ампутации и смерти.
Одной из проблем, связанных с хроническими ранами, является то, что существующие варианты лечения чрезвычайно дороги, что может создавать дополнительные проблемы для пациентов.
«Наша цель состояла в том, чтобы разработать гораздо менее затратную технологию, которая ускорит заживление у пациентов с хроническими ранами», — говорит Амай Бандодкар, соавтор работы и доцент кафедры электротехники и вычислительной техники 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 раневых 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 просто путем добавления воды, заживляют раны быстрее, чем контрольные образцы, с той же скоростью, что и более громоздкие и более дорогие средства для лечения ран».
В частности, исследовательская группа разработала работающие на воде и не содержащие электроники повязки (WPED), представляющие собой одноразовые повязки для ран, имеющие электроды с одной стороны и небольшую биосовместимую батарею с другой.
Повязка накладывается на пациента так, 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 прилегать к поверхности хронических ран, которые часто бывают глубокими и имеют неправильную форму.
«Эта способность подстраиваться 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 в центре 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 общепринятой моделью для заживления ран у людей», — говорит Мэгги Джакус, соавтор исследования и аспирант Колумбийского университета. «Мы обнаружили, что электрическая стимуляция от устройства ускоряет заживление ран, способствует образованию новых кровеносных сосудов и уменьшает воспаление, что в совокупности указывает на улучшение заживления ран».
В частности, исследователи обнаружили, что мыши, получавшие лечение с помощью WPED, выздоравливали примерно на 30% быстрее, чем мыши, которым накладывали обычные повязки.
«Но не менее важно, что эти повязки можно производить по относительно низкой цене — речь идет о паре долларов накладных расходов на перевязку», — говорит Бандодкар.
«Диабетическая язва стопы — серьезная проблема, которая может привести к ампутации нижних конечностей», — говорит Аристидис Вевес, соавтор исследования и профессор хирургии в Центре диакониссы Бет Исраэль. «Существует острая необходимость в новых терапевтических подходах, поскольку последний из них, одобренный Управлением по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами, 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 быстро и легко надеть. И после установки 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 короткие пути, поскольку им не нужно приходить в клинику или оставаться неподвижными в течение нескольких часов.
«Дальнейшие шаги для нас включают дополнительную работу по точной настройке нашей способности уменьшать колебания электрического поля и увеличивать продолжительность действия 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.
