全球糖尿病患者人數不斷增加，這意味著一生中會有更多人患上足部潰瘍。在60% 的糖尿病患者中，這些潰瘍會受到感染，由於傷口癒合不良，潰瘍往往會變成慢性傷口。慢性傷口治療旨在控制感染和促進癒合，但效果有限。目前，使用抗菌銀或抗生素浸漬的敷料是最常用的方法，但由於抗生素的抗藥性和銀的潛在毒性，這種方法的效果可能會大打折扣。

為此，南澳大利亞大學（Uni SA）的研究人員研究了一種控制感染和促進癒合的新技術：一種由冷等離子電離氣體激活的水凝膠。

研究的通訊作者Endre Szili 說：「抗生素和銀敷料常用於治療慢性傷口，但兩者都有缺點。抗生素的抗藥性不斷增加是一個全球性挑戰，銀引起的毒性也令人十分擔憂。在歐洲，銀敷料正逐漸淘汰。”

先前的研究已經證明了使用冷等離子電離氣體促進傷口癒合的好處，即減少細菌負荷，並透過活化環境空氣中的氧分子和氮分子產生活性氧和氮物種（RONS）。到目前為止，水凝膠在塗抹到傷口上之前已被等離子體產生的RONS 所負載，但這一過程並不完美。

“儘管最近在使用等離子活化水凝膠療法（PAHT）方面取得了令人鼓舞的成果，但我們在為水凝膠加載臨床使用所需的足夠濃度的RONS 方面仍面臨挑戰，”Szili 說。 “我們採用了一種新的電化學方法來增強水凝膠的活化，從而克服了這一障礙。”

研究人員使用聚乙烯醇（PVA）製作了水凝膠，因為這種凝膠已被廣泛批准用於醫療保健領域，並且具有出色的機械和生物相容性。用氦等離子噴射器處理PVA 水凝膠，使其活化，產生RONS。 8% 的PVA 水凝膠被確定為PAHT 敷料的最佳選擇，因為它可以很容易地被等離子體產生的RONS 激活，同時保持其結構完整性、保形性和膨脹能力。

研究人員將水凝膠置於鋁板上方，使等離子體羽流在處理過程中與水凝膠保持接觸，然後比較了兩種技術，以了解是否可以透過電化學方法提高RONS 的產生：一種是透過斷開鋁板與接地導線的連接使水凝膠保持”浮動電位”，另一種是將水凝膠”接地”。

a)”浮動電位”和b)”接地”配置下處理過程中的等離子射流照片薩布林等人

將等離子處理過的水凝膠培養三小時，研究過氧化氫（H2O2）和氧化亞氮（NO2-）的釋放情況，這兩種物質分別被用作總活性氧（ROS）和活性氮（RNS ）的標記。研究人員發現，在等離子處理過程中將水凝膠接地可顯著提高H2O2的產生，而在處理過程中對凝膠進行水合處理可進一步提高H2O2的產生。此外，等離子射流-水凝膠界面的濕度與H2O2生成的增加密切相關。至於NO2-，接地增加了濕度的產生，而水合的影響可以忽略不計。

在體外實驗中，這種水凝膠能非常有效地控制大腸桿菌和綠膿桿菌的生長，而這兩種細菌是糖尿病足潰瘍中常見的細菌。研究人員表示，雖然這項研究的重點是糖尿病傷口，但該技術可用於治療所有慢性傷口和內部感染。

Szili說：”我們的PAHT技術的一大優點是，它可用於治療所有傷口。這是一種環保安全的治療方法，它利用空氣和水中的天然成分來製造活性成分，活性成分會降解為無毒和生物兼容的成分”。

下一步是進行臨床試驗，以優化電化學技術，用於治療人類患者。今後，研究人員將研究如何利用這項技術，透過活化注射到人體的水凝膠中的藥物來治療癌症腫瘤。

Szili說：”活性成分可以長期輸送，改善治療效果，並有更大的機會穿透腫瘤。血漿在醫療領域有著巨大的潛力，而這只是冰山一角。”

這項研究發表在《先進功能材料》雜誌。