西北大学的科学家们创造了一种首创的小型、灵活、可拉伸的绷带，通过直接向伤处施加电疗来加速愈合过程。在一项动物试验中，发现这种创新的绷带与没有绷带的小鼠相比，糖尿病疮的愈合速度要快30%。

此外，该绷带持续跟踪愈合过程，一旦不再需要，就会完全溶解，包括其电极，进入体内。这项新发明可能是糖尿病患者的宝贵财富，他们的伤口可能导致截肢或死亡等严重后果。

这项研究发表在《科学进展》杂志上。它标志着第一个能够提供电疗的生物可吸收绷带和第一个智能再生系统的例子。



吉列尔莫-阿梅尔教授手里拿着这个小而薄的柔性装置。资料来源：西北大学

"当一个人出现伤口时，目标总是尽可能快地关闭这个伤口，"西北大学的Guillermo A. Ameer说，他是这项研究的共同负责人。"否则，一个开放的伤口很容易受到感染。而且，对于糖尿病患者来说，感染更难治疗，也更危险。对于这些患者来说，真正适合他们的、具有成本效益的解决方案的需求还没有得到满足。我们的新绷带具有成本效益，易于应用，适应性强，舒适，并能有效地关闭伤口，防止感染和进一步的并发症。"

西北大学的约翰-A-罗杰斯说："虽然它是一个电子设备，但与伤口床接触的活性成分是完全可吸收的，"他共同领导了这项研究。"因此，这些材料在愈合过程完成后会自然消失，从而避免了物理提取可能对组织造成的任何损害。"

作为再生工程方面的专家，Ameer是西北大学麦考密克工程学院生物医学工程的Daniel Hale Williams教授和西北大学范伯格医学院的外科教授。他还负责指导高级再生工程中心（CARE）和再生工程博士前培训项目，该项目由美国国家卫生研究院资助。罗杰斯是麦考密克和芬伯格的材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的路易斯-辛普森和金伯利-奎雷教授。他还负责指导奎雷-辛普森生物电子学研究所。

通过使电极具有生物可吸收性，研究人员能够确保该设备不会干扰愈合和新组织生长。

电力的力量

美国有近3000万人患有糖尿病，其中约有15%至25%的人在他们生命中的某个阶段出现糖尿病足溃疡。因为糖尿病会导致神经损伤，从而导致麻木，所以糖尿病患者可能会经历一个简单的水泡或小刮伤，但却没有被注意到，也没有得到治疗。由于高血糖水平还使毛细血管壁变厚，血液循环减慢，使这些伤口更难愈合。这是一场完美的风暴，让一个小伤口演变成一个危险的伤口。

研究人员很想知道，电刺激疗法是否能帮助关闭这些顽固的伤口。据Ameer说，伤害会扰乱身体的正常电信号。通过应用电刺激，它恢复了身体的正常信号，吸引新细胞迁移到伤口床上。



吉列尔莫-阿梅尔拿着电子绷带

"我们的身体依靠电信号来运作，"Ameer说。"我们试图恢复或促进整个伤口有一个更正常的电环境。我们观察到，细胞迅速迁移到伤口，并在该地区再生皮肤组织。新的皮肤组织包括新的血管，并且炎症得到了抑制"。

历史上，临床医生曾使用电疗来治疗。但大多数这种设备包括有线的、笨重的装置，只能在医院环境中的监督下使用。为了设计一种更舒适的产品，可以在家里全天候佩戴，Ameer与罗杰斯合作，罗杰斯是一位生物电子学先驱，在2018年首次提出了生物可吸收电子医学的概念。



远程控制

这两位研究人员和他们的团队最终开发出一种小型、灵活的绷带，柔软地包裹着受伤部位。该智能再生系统的一侧包含两个电极： 一个微小的花形电极正好位于伤口床的顶部，一个环形电极则位于健康组织上，包围整个伤口。该设备的另一面包含一个能量收集线圈，为系统供电，还有一个近场通信（NFC）系统，用于实时无线传输数据。

该团队还包括可以评估伤口愈合情况的传感器。通过测量横跨伤口的电流电阻，医生可以监测进展。电流测量的逐渐减少与愈合过程直接相关。因此，如果电流仍然很高，那么医生就知道出了问题。

通过建立这些功能，该设备可以在没有电线的情况下远程操作。在远处，医生可以决定何时应用电刺激，并可以监测伤口的愈合进度。

Ameer说："当伤口试图愈合时，它会产生一个潮湿的环境。然后，随着它的愈合，它应该变干。水分改变了电流，所以我们能够通过跟踪伤口的电阻来检测。我们可以收集这些信息并以无线方式传输。在伤口护理管理方面，我们最好希望伤口在一个月内关闭。如果需要更长的时间，这种延迟会引起关注"。

在一项小型动物模型研究中，研究人员每天只应用30分钟的电刺激。即使是这么短的时间，也使闭合的速度加快了30%。

消失的行为

当伤口愈合后，花形电极会简单地溶解在体内，绕过了对其进行检索的需要。该团队用一种叫做钼的金属制作了电极，这种金属广泛用于电子和半导体应用。他们发现，当钼足够薄时，它可以进行生物降解。此外，它不会干扰愈合过程。

"我们首先发现钼可以被用作伤口愈合的可生物降解的电极，"Ameer说。"大约六个月后，它的大部分都消失了。而且我们发现在器官中的积聚非常少。没有什么不正常的现象。但我们用于制造这些电极的金属量是如此之少，我们预计它不会造成任何重大问题。"

接下来，该团队计划在一个更大的动物模型中测试他们的绷带对糖尿病溃疡的作用。然后，他们的目标是在人类身上进行测试。因为这种绷带利用人体自身的愈合能力，而不释放药物或生物制剂，它面临的监管障碍较少。这意味着患者可能会更早地看到它上市。