微型發(fā)電機可以加速傷口愈合
響應運動產(chǎn)生電能的微小敷料可以加速傷口愈合和組織再生。科學家在《先進材料科學與技術》雜志上回顧了傷口愈合技術的最新進展和潛在應用。
自然傷口愈合過程涉及離子、細胞、血管、基因和免疫系統(tǒng)之間的復雜相互作用，每個參與者都由一系列分子事件觸發(fā)。該過程的一個組成部分包括受損上皮(覆蓋組織的細胞層)產(chǎn)生弱電場。電場是由傷口床中的離子梯度形成的，這在引導細胞遷移和促進該區(qū)域的血管形成方面起著重要作用。
科學家在 1900 年代中后期發(fā)現(xiàn)，用電場刺激組織可以促進傷口愈合。目前該領域的研究集中在開發(fā)不受外部電氣設備影響的小型、可穿戴且價格低廉的貼片。
這導致了對壓電材料的研究，包括晶體、絲綢、木材、骨頭、頭發(fā)和橡膠等天然材料，以及石英類似物、陶瓷和聚合物等合成材料。這些材料在受到機械應力時會產(chǎn)生電流。使用合成材料開發(fā)的納米發(fā)電機特別有前途。
例如，一些研究團隊正在探索使用由聚二甲基硅氧烷基質(zhì)上的氧化鋅納米棒制成的自供電壓電納米發(fā)電機來加速傷口愈合。氧化鋅具有壓電性和生物相容性的優(yōu)點。其他科學家正在使用由聚氨酯和聚偏二氟乙烯 (PVDF) 制成的支架，因為它們具有高壓電性、化學穩(wěn)定性、易于制造和生物相容性。這些和其他壓電納米發(fā)電機在實驗室和動物研究中顯示出有希望的結果。
另一種稱為摩擦納米發(fā)電機 (TENG) 的設備在兩種界面材料相互接觸和脫離時產(chǎn)生電流?？茖W家們已經(jīng)對通過呼吸運動產(chǎn)生電能的 TENG 進行了實驗，例如，以加速大鼠的傷口愈合。他們還為 TENG 貼片加載了抗生素，通過治療局部感染來促進傷口愈合。
國立清華大學的生物工程師 Zong-Hong Lin 說：“壓電和摩擦納米發(fā)電機因其重量輕、柔韌性、彈性和生物相容性而成為自我輔助傷口愈合的優(yōu)秀候選者。” “但它們的臨床應用仍然存在一些瓶頸。”
例如，由于傷口尺寸差異很大，它們?nèi)匀恍枰ㄖ?，以便適合尺寸。它們還需要牢固地附著，而不會受到傷口自然滲出的液體的負面影響或腐蝕。
“我們未來的目標是為實際臨床應用開發(fā)具有成本效益和高效的傷口敷料系統(tǒng)，”林說。
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