治疗费用高昂且极难治愈——这说的,不是什么患病概率只有千分之一甚至万分之一的疑难杂症,而是外科医生经常能遇到的慢性伤口。
有文章提示,全球每年用于慢性伤口治疗的费用约为28.1~96.8亿美元。为了治疗由慢性伤口所带来的并发症,全球每年耗费将近250亿美元。
近日,斯坦福大学团队为治疗这类慢性伤口提供了新思路。他们开发出了一种集成无线传感和刺激的智能创可贴,只需要一小块柔性电路板,就能实现对这类慢性伤口的传感和治疗。
流传较广的一种解释是:无法通过正常有序而及时的修复过程达到解剖和功能上的完整状态的伤口。也就是说,这类伤口不能像其他伤口那样正常愈合,而是持续维持在一个炎症、溃烂状态。
很多情况下,慢性伤口都和一些特定的慢性疾病联系密切。比如,糖尿病足就是由糖尿病患者踝关节以远的足部血管、神经出现病变,导致足部供血不足,进而引发的溃烂、感染症状。
此外,静脉功能不全、周围血管性疾病、全身性疾病、外伤瘢痕和感染等,都可能会造成慢性伤口。由于影响伤口愈合的因素很复杂,如果高龄人群或有慢性病的人群出现慢性伤口,愈合的难度就更大。
为了更好地帮助患者,科学家们也想到了一些方案来促进伤口愈合,比如引入生长因子、细胞外基质等。不过,这一些方法都比较被动,它们并不能主动应对伤口组织环境的变化,相应的,在治疗效果上并不能够达到最理想状态。
严格意义上来说,“智能创可贴”应该算是一个多学科交叉的产物。它的研发,既包含医学领域内容,也需要材料学等其他学科的配合。
设计之初,研发团队想做出一款带有集成传感器和刺激器的“智能绷带”,借助电流刺激来加速慢性伤口愈合。但要做出这么一款“智能创可贴”并不容易。
一方面,负责“智能创可贴”电路设计的团队要考虑到这种创可贴的完整应用场景,以此设计出一套小面积柔性电路板。这套电路板既可以感应伤口状态,也能够最终靠电流刺激来达到伤口治疗的功能。最关键的,能够准确的通过伤口恢复情况对电流刺激进行调整。
另一方面,考虑到慢性伤口相对脆弱,部分慢性伤口还存在溃烂等情况,在设计之初就要针对这个特点设计出可逆皮肤粘性的低阻抗界面电极,以此来保证设备在工作时能轻松实现稳定的信号收集和能量传输。
此外,在“智能创可贴”的材料选择上,也要选择易于剥离的材料,否则很可能造成撕下时因应力过大导致的二次损伤。
最终,团队设计出了一款可逆粘性凝胶。这种凝胶在正常人体体温下有很大的皮肤粘性,可保持长期稳定的电极接触。但只要温度略微提升至40℃,这款凝胶就会完全丧失粘性,能轻松从皮肤上取下,不会造成任何额外张力导致伤口二次受损。
据研究团队透露,目前他们已在多个临床前动物模型中(整皮切除、烧伤、糖尿病伤口、细菌感染等)取得了不错的治疗效果。“智能创可贴”经过控制发送电学刺激信号促进伤口愈合、新血管形成和皮肤组织再生,并且在有伤口感染的情况下,阻抗和温度传感器能在临床上肉眼可见的症状出现前就自动开始电击治疗杀菌,避免伤口感染后的复杂情况。
研究多个方面数据显示,与对照组相比,“智能创可贴”能够在一定程度上帮助伤口愈合速度快约25%,线%。
比如,如何逐步降低器件加工成本让大部分患者都能用得起?如何保证材料可以长期储存?以及继续提高生物相容性等问题。
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