新型绷带利用电场促进慢性伤口愈合每次包扎成本只需1美刀 研究人员开发了一种廉价的绷带，利用电场促进慢性伤口愈合。在动物实验中，用这种电绷带治疗的伤口比用传统绷带治疗的伤口愈合速度快30%，而且每次包扎成本只需1美刀（美元）。这篇论文题为“Water-powered, electronics-free dressings that electrically stimulate wounds for rapid wound closure (电刺激伤口快速愈合的水动力、无电子敷料)”，于8月7日 (当地时间) 发表在《科学进展》(Science Advances)  杂志上。慢性伤口是开放的伤口，愈合缓慢。例如，一些糖尿病患者的溃疡是慢性伤口。这些伤口尤其成问题，因为它们经常在治疗后复发，并大大增加截肢和死亡的风险。与慢性伤口相关的挑战之一是，现有的治疗方案非常昂贵，这可能给患者带来额外的问题。该研究的共同通讯作者、米国哥伦比亚大学生物医学工程教授Sam Sia指出：这个项目是DARPA一个更大的项目的一部分，该项目旨在通过个性化伤口敷料加速伤口愈合。这个合作项目表明，这些轻量级绷带可以通过简单的加水来提供电刺激，比对照组愈合伤口的速度更快，与更笨重、更昂贵的伤口治疗速度相似。

米国哥伦比亚大学

Amay Amay Bandodkar是该研究的共同通讯作者之一，也是米国北卡罗莱纳州立大学电子与计算机工程助理教授。Bandidkar指出：研究团队的目标是开发一种便宜得多的技术，加速慢性伤口患者的愈合。我们还想确保这项技术足够容易，让人们在家里使用，而不是让病人只能在临床环境中接受。具体来说，研究小组开发了水动力、无电子敷料(water-powered, electronics-free dressings, WPEDs)，这是一种一次性伤口敷料，一边有电极，另一边有一个小型的生物相容性电池。敷料被敷在病人身上，这样电极就能接触到伤口。然后将一滴水浇在电池上，使其激活。绷带一旦被激活，就会产生持续数小时的电场。WPED的材料、设计和工作原理。 该研究的共同第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员Rajaram Kaveti指出：电场是至关重要的，因为众所周知，电场会加速慢性伤口的愈合。电极的设计使它们可以随着绷带弯曲，并符合慢性伤口的表面，这些伤口通常很深，形状不规则。Kaveti指出：这种顺应的能力是至关重要的，因为我们希望电场从伤口的外围指向伤口的中心。为了有效地聚焦电场，你需要电极在伤口的周围和中心与病人接触。由于这些伤口可能是不对称的，而且很深，所以你需要有能够适应各种表面特征的电极。受kirigami（剪纸艺术）启发的WPED用于复杂的深层伤口。

北卡罗来纳州立大学

该研究的另一位共同第一作者、哥伦比亚大学的研究生Maggie Jakus介绍：我们在糖尿病小鼠身上测试了伤口敷料，这是人类伤口愈合的常用模型。我们发现，该装置的电刺激加快了伤口愈合的速度，促进了新血管的形成，减少了炎症，所有这些都表明伤口愈合的整体改善。具体来说，研究人员发现，接受WPED治疗的小鼠比接受常规绷带治疗的小鼠愈合速度快30%左右。Bandodkar表示：同样重要的是，这些绷带的生产成本相对较低——我们说的是每次包扎的间接成本只有1刀（美元）。WPED在db/db小鼠体内的评价。 该研究的合著者、米国贝斯以色列女执事医学中心的外科教授Aristidis Veves指出：糖尿病足溃疡是一个严重的问题，可能导致下肢截肢。迫切需要新的治疗方法，因为最后一种获得食品和药物管理局批准的治疗方法是在25年前开发的。我的团队非常幸运地参与了这个研究创新和有效的新技术的项目，这些技术有可能彻底改变糖尿病足溃疡的管理。此外，WPED可以快速方便地应用。一旦应用，患者就可以四处走动并参加日常活动。这一功能意味着患者可以在家中接受治疗，并且更有可能遵守治疗。换句话说，患者不太可能跳过治疗疗程或走捷径，因为他们不需要去诊所，也不需要几个小时不动。

米国贝斯以色列女执事医学中心

Bandodkar指出：我们的下一步工作包括进一步调整我们的能力，以减少电场的波动，延长电场的持续时间。我们还在进行额外的测试，这将使我们更接近临床试验，并最终实现实际应用，从而帮助人们。这项工作得到了米国国防高级研究计划局(D20AC00004)和米国北卡州立大学集成传感器先进自供电系统和技术中心(由米国国家科学基金会资助[1160483])的支持。bandidkar和Kaveti是与这项工作相关的专利申请的发明者。WPED治疗伤口的组织学研究。 附：背景信息慢性伤口的特点是愈合受损，影响全球数百万人。这些伤口是由多种因素造成的，包括皮肤长期暴露于外部压力、静脉和动脉功能不全、周围神经病变、糖尿病和手术并发症。仅米国医疗保险和医疗补助服务中心每年就花费超过280亿刀（美元）用于治疗这类伤口，由于糖尿病、肥胖、癌症和其他合并症患者的人数不断增加，预计在可预见的未来，这一支出还会增加。目前用于治疗慢性伤口的产品包括闭塞敷料、水凝胶、皮肤替代品和局部生长因子。虽然闭塞敷料、纱布和水凝胶相对成本低且用户友好，但它们对复杂的慢性伤口的效果有限。更先进的治疗方法，如皮肤替代品和局部生长因子，仍然只有中等效果，最多能在约50%的病例中实现伤口完全愈合，而每次伤口愈合的费用往往超过1000刀，有时超过2万刀。目前对基于生物的系统的研究包括干细胞负载水凝胶、生长因子传递系统和多层支架。然而，干细胞和生长因子仍然昂贵且具有挑战性，支架可能会收缩，无法重建异质皮肤环境。因此，有必要开发低成本、高效的治疗方法。在这种情况下，电疗，包括使用外部电场来驱动伤口愈合，显示出巨大的前景，最近的例子表明，低成本，皮肤友好的电极有效地向伤口输送电刺激。临床前和临床研究表明，电疗可以增加细胞迁移、静脉血流和细胞增殖，以及其他促进愈合的作用，从而导致伤口快速愈合。然而，使用这种方法获得最佳的患者结果需要每天治疗几个小时，通常持续数周。这给患者带来了过高的压力，因为刺激电极连接到笨重的台式设备上，限制了患者在治疗期间的活动能力，也限制了电疗在伤口护理中的实际应用。在无电池、射频(RF)供电和电池供电的可穿戴电子装置领域的新兴工作，使支持电疗的小型化、智能敷料得以实现。然而，电池供电的系统仍然相当笨重，当与脆弱的伤口接触时，会带来安全问题。无电池、射频供电的平台要求患者在发射天线附近才能无线供电，这限制了患者的移动性。这些系统还需要精心设计的传输和接收天线，并依赖于昂贵而笨重的设备，如射频放大器、函数发生器和先进的阻抗匹配单元。此外，基于电池供电和无电池的电子系统的脆弱性限制了它们在承受高压和容易产生慢性伤口的身体部位的使用，比如脚后跟和骶骨。摩擦电纳米发电机提供了一种非常规的电疗方法，尽管它们只有在参与者移动或与外部系留直线电机连接时才能产生电场。除了伤口愈合，电疗系统在其他组织再生领域也显示出前景，包括细胞调节、神经再生和成骨。在上述研究中，研究团队描述了一种水动力，无电子敷料(WPED)，电刺激伤口，导致伤口愈合率与昂贵的生物制剂或基于电子的方法相当，成本只有一点(每次敷料约1美刀)。该装置包括一个灵活的水动力电池和一对薄膜刺激电极，与商业敷料无缝集成。当被水激活时，电池在刺激电极上产生电场。与目前基于电子的电疗敷料不同，水动力敷料提供数小时的连续刺激，不限制患者的活动能力，性能稳定(即使在极端温度，环境湿度和外部压力下)，由于其材料，设计架构和工作原理，保质期长。通过对糖尿病小鼠的严格的实验和体内研究，研究团队证明了WPED提供了一种廉价而高效的伤口治疗方法。