Ученые разработали биочип, который использует электричество для заживления ран в три раза быстрее, чем обычно. Исследование ученых из Фрайбургского университета в Германии было опубликовано в Lab on a Chip.
Хорошо известно, что электрические поля могут направлять движения клеток кожи, подталкивая их, например, к месту повреждения. Фактически, человеческое тело генерирует электрическое поле, которое делает это естественным образом. Поэтому исследователи решили усилить эффект.
Новый способ может радикально сократить время, необходимое для восстановления небольших разрывов и порезов.
Для людей с хроническими ранами, которые долго заживают, например, для пожилых людей, людей с диабетом или людей с плохим кровообращением, быстрое восстановление после частых небольших открытых порезов может быть буквально спасением.
«Хронические раны — это огромная социальная проблема, о которой мы мало слышим», — говорит Мария Асплунд, ученый-биоэлектроник из Фрайбургского университета и Технологического университета Чалмерса в Швеции. «Наше открытие метода, который может заживлять раны в три раза быстрее, может изменить правила игры для больных диабетом и пожилых людей, среди прочих, которые часто сильно страдают от незаживающих ран».
Хотя известно, что электричество может способствовать исцелению, влияние силы и направления электрического поля на процесс никогда не было точно установлено.
Поэтому исследователи разработали биоэлектронную платформу и использовали ее для выращивания искусственной кожи, состоящей из клеток, называемых кератиноцитами, которые являются наиболее распространенным типом клеток кожи и имеют решающее значение для процесса заживления.
Они также сравнили приложение электрических полей на одной стороне раны с переменными полями на обеих сторонах раны.
Как здоровые кератиноциты, так и кератиноциты, напоминающие кератиноциты людей с диабетом, мигрировали в три раза быстрее, чем клетки кожи, без каких-либо электрических помех, при этом электрический толчок только с одной стороны раны оказался наиболее эффективным для восстановления искусственной кожи в кратчайшие сроки. К счастью, ни одна из клеток не была повреждена испытанными электрическими полями.
«Мы увидели, что когда мы имитируем диабет в клетках, раны на чипе заживают очень медленно», — говорит Асплунд. «Однако с помощью электрической стимуляции мы можем увеличить скорость заживления, чтобы пораженные диабетом клетки почти соответствовали здоровым клеткам кожи».
Раны, которые не заживают обычным и быстрым образом, повышают риск заражения и дальнейшего замедления заживления. В самых тяжелых случаях это может привести к ампутации, поэтому любой процесс, который ускоряет процесс, заслуживает изучения для пациентов и медицинских работников.
Следующий этап — проверка того, как все это работает на реальных ранах живых людей, а не на клетках кожи, выращенных в лаборатории. Разработка практических приложений будет опираться на перевод дешевых, легкодоступных материалов, использованных в эксперименте, в реальные ситуации.
«Сейчас мы изучаем, как различные клетки кожи взаимодействуют во время стимуляции, чтобы приблизиться к реалистичной ране», — говорит Асплунд. «Мы хотим разработать концепцию, позволяющую «сканировать» раны и адаптировать стимуляцию в зависимости от конкретной раны». «Мы убеждены, что это ключ к эффективной помощи людям с медленно заживающими ранами в будущем».