研究發(fā)現(xiàn)電刺激可使糖尿病傷口的愈合速度提高三倍

在糖尿病患者中，傷口往往進(jìn)展迅速，愈合緩慢。研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，利用電力使糖尿病患者的傷口愈合速度提高三倍，并為治療那些導(dǎo)致傷口愈合減少的疾病提供了巨大的潛力。

糖尿病患者因腳部傷口和潰瘍而截肢的可能性要高出15倍。因此，重要的是要注意即使是小的割傷、擦傷和抓傷，也有可能發(fā)展成較大的傷口。

當(dāng)糖尿病控制得不好時，血糖水平比正常要高。因此，營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣無法為細(xì)胞提供能量，免疫系統(tǒng)不能有效地發(fā)揮作用，而且體內(nèi)普遍存在著炎癥。這些事情減緩了傷口愈合過程，增加了感染的風(fēng)險。老年人、血液循環(huán)不良的人和脊柱受傷的人的傷口修復(fù)速度也會變慢。

來自瑞典查爾姆斯理工大學(xué)和德國弗萊堡大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，用電來加速慢性傷口的愈合，尤其是糖尿病患者。

該研究的通訊作者M(jìn)aria Asplund說："慢性傷口是一個巨大的社會問題，我們并沒有聽到很多。我們發(fā)現(xiàn)了一種可能使傷口愈合速度提高三倍的方法，這對糖尿病患者和老年人來說是一個改變游戲規(guī)則的因素，他們經(jīng)常因傷口無法愈合而深受其害。"

用電來刺激愈合并不是一件新鮮事。近年來，我們已經(jīng)看到了智能繃帶和繃帶的發(fā)展，這些繃帶在溶解前會對傷口進(jìn)行電擊。

使用電力促進(jìn)愈合的基本原理是，皮膚細(xì)胞具有電接觸性，這意味著如果將電場放在一個充滿皮膚細(xì)胞的培養(yǎng)皿中，細(xì)胞將向其遷移。在目前的研究中，研究人員調(diào)查了利用這一原理，用電引導(dǎo)細(xì)胞更快地愈合傷口，特別是在糖尿病患者身上。

他們專注于角質(zhì)細(xì)胞--在皮膚中發(fā)現(xiàn)的最主要的細(xì)胞類型--在皮膚修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)它們進(jìn)行皮膚修復(fù)時，角質(zhì)細(xì)胞作為一個集體遷移。

研究人員通過結(jié)合激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)和集成水凝膠創(chuàng)建了一種能夠維持?jǐn)?shù)小時直流電刺激的微流體平臺。LIG是通過將聚合物轉(zhuǎn)化為多孔的三維形式的石墨烯制成的。使用一個微小的、工程化的"芯片上的傷口"，他們評估了電刺激的傷口愈合，首先是健康細(xì)胞，然后是模仿糖尿病角質(zhì)細(xì)胞的細(xì)胞。

Asplund說："我們能夠表明，關(guān)于電刺激的舊假設(shè)可以被起訴，使傷口的愈合速度明顯加快。為了研究這對傷口的確切作用，我們開發(fā)了一種生物芯片，在上面培養(yǎng)皮膚細(xì)胞，然后在上面制造微小傷口。然后我們用電場刺激一個傷口。"

使用大約200 mV/mm的低電場，他們發(fā)現(xiàn)直流電刺激在所有情況下都能使傷口更快地閉合，并且不會對細(xì)胞產(chǎn)生負(fù)面影響。當(dāng)電流只作用于傷口的一側(cè)而不是兩側(cè)時，傷口愈合的效果也更強(qiáng)。單向刺激導(dǎo)致傷口在10小時內(nèi)完全閉合，而未受刺激的傷口當(dāng)時只關(guān)閉了約36%。這相當(dāng)于傷口閉合率增加了近三倍。

當(dāng)研究人員對"糖尿病細(xì)胞"施加電流時，他們發(fā)現(xiàn)在單向刺激12小時后，細(xì)胞約有34%閉合，而未受刺激的對照組約有12%。該結(jié)果與在健康細(xì)胞中看到的結(jié)果相當(dāng)，導(dǎo)致研究人員得出結(jié)論，電細(xì)胞引導(dǎo)導(dǎo)致更快的傷口閉合，包括在糖尿病患者身上。

"我們已經(jīng)研究了糖尿病的傷口模型，并調(diào)查了我們的方法是否能在這些情況下有效，"Asplund說。"我們看到，當(dāng)我們在細(xì)胞中模擬糖尿病時，芯片上的傷口愈合得非常慢。然而，通過電刺激，我們可以提高愈合的速度，使受糖尿病影響的細(xì)胞幾乎對應(yīng)于健康的皮膚細(xì)胞。"

重要的是，研究人員在沒有使用鹽橋的情況下取得了這些結(jié)果，鹽橋是含有一種電解質(zhì)的管子，在兩種溶液之間提供電接觸。他們說，這應(yīng)該能使該技術(shù)更容易轉(zhuǎn)化為3D模型。

他們計劃繼續(xù)研究，以開發(fā)適合個人使用的可銷售的傷口愈合產(chǎn)品。

Asplund說："我們現(xiàn)在正在研究不同的皮膚細(xì)胞在刺激過程中如何相互作用，以便向現(xiàn)實的傷口邁進(jìn)一步。我們希望開發(fā)一個概念，能夠'掃描'傷口，并根據(jù)個人傷口調(diào)整刺激。我們相信，這是未來有效幫助有緩慢愈合傷口的個人的關(guān)鍵"。