Електромеханічна пов'язка прискорила загоєння ран у пацюків

Китайські науковці розробили термоактивовану пов'язку, яка сприяє загоюванню ран завдяки механічному та електричному впливу. Досліди на пацюках показали, що вона значно прискорює загоювання як порізів, так і глибоких круглих ран, змінюючи їхнє мікросередовище, що сприяє швидкому відновленню цілісності шкіри та запобігає її інфікуванню. Своїми результатами науковці поділилися в журналі Science Advances.

Чому вчені звернули увагу на лікування поранень?

Поранення шкіри зазвичай не вважають чимось серйозним, однак вони бувають різної важкості, і деякі з них загоюються дуже довго та болісно. А крім того, вони завдають значного економічного тягаря: припускають, що до 2024 року щорічні глобальні збитки на лікування ран складатимуть 80 мільярдів доларів. Ось чому розроблення ефективних та доступних методів лікування ран є важливою потребою сучасної охорони здоров'я.

Ефективність у загоюванні рань демонстрували такі неінвазивні підходи як вплив ультразвукової або електростимуляції, які за правильного застосування є безпечними та нетравматичними. Проте їхнім головним недоліком є прив'язаність пацієнта до медичної установи, оскільки апарати для такого лікування переважно є громіздкими. А до того ж часто їхню експлуатацію може здійснювати лише навчений для цього медичний персонал. Створенням зручного й персонального пристрою для лікування ран зайнялися вчені Китайського університету електронних наук та технологій і Вуханьського університету.

До чого призвели старання науковців?

Вчені представили пов'язку, яка впливає на поранення механічною силою та електричним струмом, змінюючи її мікросередовище таким чином, щоб сприяти загоюванню. Вона складається із чотирьох шарів. Нижній складає антибактеріальний полімерний матеріал з політетрафлуоретену, який генерує електростатичне поле при контакті з раною, що проникає на глибину до 10 міліметрів, та вбиває бактерії (принаймні кишкову паличку) з ефективністю понад 99,9 відсотка. Його покрито шаром м'якого силікону Ecoflex для гнучкості. Потім розташовано шар метаматеріалу зі сплаву з пам'яттю форми, який покликаний при нагріванні шкірою скорочуватися та механічно з'єднувати краї рани й спрямовувати електричне поле. Зрештою, четвертим є ще один шар силіконового матеріалу. Попри багатошаровість, пов'язка виявилася дуже тонкою — увесь «сендвіч» не перевищує 0,2 міліметра у товщину. Науковці розробили два варіанти виробу — для довгих та круглих ран — які відрізнялися в основному формою шару з електростатичним впливом.

Випробування ефективності пов'язки провели на семи лабораторних пацюках, яким спробували лікувати порізи (довжиною 1 сантиметр) та круглі глибокі висічені рани (діаметром 0,8 сантиметра). Піддослідних розділили на чотири групи: перших лікували вищеописаною чотиришаровою пов'язкою, других — пов'язкою, в основі якої лише сплав із пам'яттю форми, третіх — пов'язкою, в основі якої лише матеріал з електростатичним впливом, а контрольним четвертим пов'язку не накладали. Кожні два дні пов'язку знімали та реєстрували процес загоювання ран.

Наскільки впоралася пов'язка із загоєнням ран?

Як зазначають дослідники, завдяки гнучкості пов'язки не перешкоджали звичайній рухливості тварин. На другий день після травми у лікованої чотиришаровою пов'язкою тварини краї порізу стягнулися, рана покрилася невеликим струпом і схоже, що проходила стадії запалення та формування тканин. На четвертий день рана стала вкорочуватися, повністю закрилася, а на шостий день була вже майже непомітною. Натомість у пацюків із іншими двома пов'язками на другий день струп лише починав утворюватися, до четвертого дня повільно розвивався, і лише на шостий день рана перейшла стадії запалення та формування нових тканин. Результати вказують, що пов'язка ефективна, і її дія обумовлена насамперед комбінованим ефектом обох активних матеріалів.

Результати дослідів на тваринах із круглими ранами були подібними: знову найшвидше загоювання відбувалося у групі комбінованої пов'язки. На восьмий день лікування рана цієї тварини закрилася у середньому на 96,8 відсотка, у групі лише з механічною стимуляцією — на 79,9 відсотка, у групі лише лише з електричною стимуляцією — на 76,4 відсотка, а в контрольній — на 45,9 відсотка. У групі комбінованої пов'язки рана в центрі встигла покритися новим епідермісом, що щільно прилягав до грануляційної тканини. Прилягання нового епідермісу в групах інших пов'язок було порівняно слабким, що вказує на гірший процес загоєння, а в контрольній групі його взагалі ще не було у той час.

Подальше дослідження дії пов'язки вказали, що її механічний вплив стимулює вироблення фактора росту ендотелію судин (VEGF), а електричний вплив — трансформуючого фактора росту бета (TGF-β) та епідермального фактора росту (EGF).

Автори сподіваються, що їхній зручний у використанні та ефективний винахід знайде застосування в клінічній практиці. Вони зазначають, що пов'язку можна розробити і з урахуванням індивідуальних особливостей поранення. Та зважаючи на невелику вибірку піддослідних тварин, інтерпретувати результати варто з обережністю. Наступні випробування, зокрема на людях, дозволять краще оцінити ефективність запропонованого підходу.

---