伤口愈合需要时间,然而对于老年人及因慢性病、免疫疾病导致伤口愈合较慢的患者来说,拉长的时间可能导致感染及其他严重问题。《Lab on a Chip》新研究中,瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)及德国弗莱堡大学(University of Freiburg)研究人员开发出一种使用电刺激来加速愈合的方法,在人造皮肤的伤口测试中成功让愈合速度提高三倍,随着项目最近再度获得资金挹注,未来将有望推向市场造福患者。
生物工程搭配 3D 打印,美团队成功研发“可穿戴”一体式人工皮肤(基因线上国际版)向细胞学习:用电刺激加速伤口愈合
伤口愈合过程需要许多种类的细胞参与,以皮肤受伤来说,人体会自然形成微小的电场(electric field,EF)来募集并指引相关细胞参与修复过程,然而这种内源性电流可能会受到个体区别及多种疾病影响,也因此长久以来都存在一个假设:既然大多数皮肤细胞都表现出趋电性,能在人体产生的电场中定向迁移,对受损皮肤施加电刺激是不是也有帮助伤口愈合的效果?
为了探索这项假设的可行性,研究团队设计了一种微流体生物芯片,在上方培养皮肤细胞然后制造微小伤口来模拟典型的划伤情况,接着再以约 200 mV/mm 、对细胞没有负面影响的电场强度对人造皮肤的伤口进行刺激。结果显示,与未刺激下的伤口愈合情况相比,接受电场刺激的伤口愈合速度几乎要快上 3 倍。
团队后续也在糖尿病模型上测试了伤口愈合情况,在未接受刺激之前,糖尿病模型的伤口愈合如预期般进行的非常缓慢,但透过电流刺激,愈合速度同样也能获得加速,使受糖尿病影响的细胞在处理愈合上几乎能与健康皮肤细胞相同。
伤口个人化治疗的未来
尽管较少受到关注,但慢性伤口是巨大的社会问题,这项研究结果加强了透过电场引导来加速伤口愈合的观点,特别是应对与糖尿病导致的伤口愈合能力受损问题,然而要确定电刺激在真实伤口环境下的剂量和电场方向性上的正确应用方式,还需要进行更多的基础研究。
为了更接近真实伤口的状况,团队目前也正在探索不同皮肤细胞在刺激过程中的相互作用,研究人员相信,这将是未来能有效伤口愈合缓慢的族群更快康复的关键。随着再次获得资助,研究团队也正持续拓展研究,希望最终能达成针对每个伤口来调整电刺激的个人化治疗目标。
延伸阅读:受伤了,黏起来就好!“细胞胶水”有助于伤口愈合与组织再生参考资料:
1. https://doi.org/10.1039/D2LC01045C
2. https://www.chalmers.se/en/current/news/mc2-how-electricity-can-heal-wounds-three-times-as-fast/
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