Małe generatory elektryczne mogą przyspieszyć gojenie się ran

TSUKUBA, Japonia, 18 stycznia 2022 r. – (ACN Newswire) – Małe opatrunki wytwarzające energię elektryczną w odpowiedzi na ruch mogą przyspieszyć gojenie się ran i regenerację tkanek. Naukowcy z Tajwanu dokonali przeglądu najnowszych osiągnięć i potencjalnych zastosowań technologii gojenia ran w czasopiśmie Science and Technology of Advanced Materials.

Naturalny proces gojenia ran obejmuje złożone interakcje między jonami, komórkami, naczyniami krwionośnymi, genami i układem odpornościowym; z każdym graczem wywołanym sekwencją wydarzeń molekularnych. Integralną częścią tego procesu jest wytwarzanie słabego pola elektrycznego przez uszkodzony nabłonek – warstwę komórek pokrywającą tkankę. Pole elektryczne powstaje w wyniku gradientu jonów w łożysku rany, co odgrywa ważną rolę w kierowaniu migracją komórek i promowaniu tworzenia naczyń krwionośnych w okolicy.

Od połowy do końca XX wieku naukowcy odkryli, że stymulowanie tkanki polem elektrycznym może poprawić gojenie się ran. Obecne badania w tej dziedzinie koncentrują się obecnie na opracowywaniu małych, nadających się do noszenia i niedrogich łat, które nie są obciążone zewnętrznym sprzętem elektrycznym.

Doprowadziło to do badań nad materiałami piezoelektrycznymi, w tym materiałami naturalnymi, takimi jak kryształy, jedwab, drewno, kości, włosy i guma, oraz materiałami syntetycznymi, takimi jak analogi kwarcu, ceramika i polimery. Materiały te generują prąd elektryczny pod wpływem naprężeń mechanicznych. Szczególnie obiecujące są nanogeneratory opracowane z wykorzystaniem materiałów syntetycznych.

Na przykład niektóre zespoły badawcze badają zastosowanie samozasilających się piezoelektrycznych nanogeneratorów wykonanych z nanoprętów tlenku cynku na matrycy polidimetylosiloksanowej w celu przyspieszenia gojenia się ran. Tlenek cynku ma tę zaletę, że jest piezoelektryczny i biokompatybilny. Inni naukowcy wykorzystują rusztowania wykonane z poliuretanu i polifluorku winylidenu (PVDF) ze względu na ich wysoką piezoelektryczność, stabilność chemiczną, łatwość wytwarzania i biokompatybilność. Te i inne nanogeneratory piezoelektryczne wykazały obiecujące wyniki w badaniach laboratoryjnych i na zwierzętach.

Inny typ urządzenia, zwany nanogeneratorem tryboelektrycznym (TENG), wytwarza prąd elektryczny, gdy dwa materiały interfejsu wchodzą ze sobą w kontakt i rozchodzą się ze sobą. Naukowcy eksperymentowali z TENGami, które generują energię elektryczną z ruchów oddechowych, na przykład w celu przyspieszenia gojenia się ran u szczurów. Załadowali również plastry TENG antybiotykami, aby ułatwić gojenie się ran, lecząc również lokalną infekcję.

„Nanogeneratory piezoelektryczne i tryboelektryczne są doskonałymi kandydatami do samodzielnego gojenia się ran ze względu na ich niewielką wagę, elastyczność, elastyczność i biokompatybilność” – mówi bioinżynier Zong-Hong Lin z Narodowego Uniwersytetu Tsing Hua na Tajwanie. „Ale nadal istnieje kilka wąskich gardeł w ich zastosowaniu klinicznym”.

Na przykład nadal trzeba je dostosować, aby były dopasowane do rozmiaru, ponieważ wymiary rany znacznie się różnią. Muszą być również mocno przymocowane, bez negatywnego wpływu lub korozji płynów, które naturalnie wydzielają się z ran.

„Naszym przyszłym celem jest opracowanie opłacalnych i wysoce wydajnych systemów opatrunkowych do praktycznych zastosowań klinicznych” — mówi Lin.

Więcej informacji
Zong Hong Lin
Narodowy Uniwersytet Tsing Hua
E-mail: linzh@mx.nthu.edu.tw

Artykuł naukowy: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2021.2015249

O nauce i technologii zaawansowanych materiałów (STAM)

W ogólnodostępnym czasopiśmie STAM publikowane są wybitne artykuły badawcze dotyczące wszystkich aspektów materiałoznawstwa, w tym materiałów funkcjonalnych i strukturalnych, analiz teoretycznych i właściwości materiałów. https://www.tandfonline.com/STAM

Dr Yoshikazu Shinohara
Dyrektor wydawniczy STAM
E-mail: SHINOHARA.Yoshikazu@nims.go.jp

Komunikat prasowy dystrybuowany przez Asia Research News dla nauki i technologii zaawansowanych materiałów.

Copyright 2022 ACN Newswire. Wszelkie prawa zastrzeżone. www.acnnewswire.comMałe opatrunki, które generują energię elektryczną w odpowiedzi na ruch, mogą przyspieszyć gojenie się ran i regenerację tkanek. Naukowcy z Tajwanu dokonali przeglądu najnowszych osiągnięć i potencjalnych zastosowań technologii gojenia ran w czasopiśmie Science and Technology of Advanced Materials. Źródło: https://www.acnnewswire.com/press-release/english/72512/