西北大學的科學家們創造了一種首創的小型、靈活、可拉伸的繃帶，通過直接向傷處施加電療來加速癒合過程。在一項動物試驗中，發現這種創新的繃帶與沒有繃帶的小鼠相比，糖尿病瘡的癒合速度要快30%。

此外，該繃帶持續跟踪癒合過程，一旦不再需要，就會完全溶解，包括其電極，進入體內。這項新發明可能是糖尿病患者的寶貴財富，他們的傷口可能導致截肢或死亡等嚴重後果。

這項研究發表在《科學進展》雜誌上。它標誌著第一個能夠提供電療的生物可吸收繃帶和第一個智能再生系統的例子。

吉列爾莫-阿梅爾教授手裡拿著這個小而薄的柔性裝置。資料來源：西北大學

“當一個人出現傷口時，目標總是盡可能快地關閉這個傷口，”西北大學的Guillermo A. Ameer說，他是這項研究的共同負責人。”否則，一個開放的傷口很容易受到感染。而且，對於糖尿病患者來說，感染更難治療，也更危險。對於這些患者來說，真正適合他們的、具有成本效益的解決方案的需求還沒有得到滿足。我們的新繃帶具有成本效益，易於應用，適應性強，舒適，並能有效地關閉傷口，防止感染和進一步的並發症。”

西北大學的約翰-A-羅傑斯說：”雖然它是一個電子設備，但與傷口床接觸的活性成分是完全可吸收的，”他共同領導了這項研究。”因此，這些材料在癒合過程完成後會自然消失，從而避免了物理提取可能對組織造成的任何損害。”

作為再生工程方面的專家，Ameer是西北大學麥考密克工程學院生物醫學工程的Daniel Hale Williams教授和西北大學范伯格醫學院的外科教授。他還負責指導高級再生工程中心（CARE）和再生工程博士前培訓項目，該項目由美國國家衛生研究院資助。羅傑斯是麥考密克和芬伯格的材料科學與工程、生物醫學工程和神經外科的路易斯-辛普森和金伯利-奎雷教授。他還負責指導奎雷-辛普森生物電子學研究所。

通過使電極具有生物可吸收性，研究人員能夠確保該設備不會干擾癒合和新組織生長。

電力的力量

美國有近3000萬人患有糖尿病，其中約有15%至25%的人在他們生命中的某個階段出現糖尿病足潰瘍。因為糖尿病會導致神經損傷，從而導致麻木，所以糖尿病患者可能會經歷一個簡單的水泡或小刮傷，但卻沒有被注意到，也沒有得到治療。由於高血糖水平還使毛細血管壁變厚，血液循環減慢，使這些傷口更難癒合。這是一場完美的風暴，讓一個小傷口演變成一個危險的傷口。

研究人員很想知道，電刺激療法是否能幫助關閉這些頑固的傷口。據Ameer說，傷害會擾亂身體的正常電信號。通過應用電刺激，它恢復了身體的正常信號，吸引新細胞遷移到傷口床上。

吉列爾莫-阿梅爾拿著電子繃帶

“我們的身體依靠電信號來運作，”Ameer說。”我們試圖恢復或促進整個傷口有一個更正常的電環境。我們觀察到，細胞迅速遷移到傷口，並在該地區再生皮膚組織。新的皮膚組織包括新的血管，並且炎症得到了抑制”。

歷史上，臨床醫生曾使用電療來治療。但大多數這種設備包括有線的、笨重的裝置，只能在醫院環境中的監督下使用。為了設計一種更舒適的產品，可以在家裡全天候佩戴，Ameer與羅傑斯合作，羅傑斯是一位生物電子學先驅，在2018年首次提出了生物可吸收電子醫學的概念。

遠程控制

這兩位研究人員和他們的團隊最終開發出一種小型、靈活的繃帶，柔軟地包裹著受傷部位。該智能再生系統的一側包含兩個電極： 一個微小的花形電極正好位於傷口床的頂部，一個環形電極則位於健康組織上，包圍整個傷口。該設備的另一麵包含一個能量收集線圈，為系統供電，還有一個近場通信（NFC）系統，用於實時無線傳輸數據。

該團隊還包括可以評估傷口癒合情況的傳感器。通過測量橫跨傷口的電流電阻，醫生可以監測進展。電流測量的逐漸減少與癒合過程直接相關。因此，如果電流仍然很高，那麼醫生就知道出了問題。

通過建立這些功能，該設備可以在沒有電線的情況下遠程操作。在遠處，醫生可以決定何時應用電刺激，並可以監測傷口的癒合進度。

Ameer說：”當傷口試圖癒合時，它會產生一個潮濕的環境。然後，隨著它的癒合，它應該變乾。水分改變了電流，所以我們能夠通過跟踪傷口的電阻來檢測。我們可以收集這些信息並以無線方式傳輸。在傷口護理管理方面，我們最好希望傷口在一個月內關閉。如果需要更長的時間，這種延遲會引起關注”。

在一項小型動物模型研究中，研究人員每天只應用30分鐘的電刺激。即使是這麼短的時間，也使閉合的速度加快了30%。

消失的行為

當傷口癒合後，花形電極會簡單地溶解在體內，繞過了對其進行檢索的需要。該團隊用一種叫做鉬的金屬製作了電極，這種金屬廣泛用於電子和半導體應用。他們發現，當鉬足夠薄時，它可以進行生物降解。此外，它不會干擾癒合過程。

“我們首先發現鉬可以被用作傷口癒合的可生物降解的電極，”Ameer說。”大約六個月後，它的大部分都消失了。而且我們發現在器官中的積聚非常少。沒有什麼不正常的現象。但我們用於製造這些電極的金屬量是如此之少，我們預計它不會造成任何重大問題。”

接下來，該團隊計劃在一個更大的動物模型中測試他們的繃帶對糖尿病潰瘍的作用。然後，他們的目標是在人類身上進行測試。因為這種繃帶利用人體自身的癒合能力，而不釋放藥物或生物製劑，它面臨的監管障礙較少。這意味著患者可能會更早地看到它上市。