科学家研制出能将糖尿病伤口愈合速度提高3倍的新型凝胶

科学家研制出能将糖尿病伤口愈合速度提高3倍的新型凝胶糖尿病患者的自然伤口愈合过程常常受到影响，导致伤口久治不愈，有时会造成严重感染，甚至截肢。为了应对这一全球性的医疗挑战，新加坡国立大学（NUS）的一组科学家开发出了一种突破性的磁性凝胶，旨在加快糖尿病患者伤口的愈合。这种新方法不仅有望加快伤口恢复，还能降低伤口复发和随后截肢的可能性。每次治疗都需要在绷带上预先涂上含有促进伤口愈合的皮肤细胞和磁性颗粒的水凝胶。为了最大限度地提高治疗效果，会使用一个无线外磁装置来激活皮肤细胞，加速伤口愈合过程。理想的磁刺激持续时间约为一到两个小时。EzoicLab实验室的测试表明，与目前的传统方法相比，磁刺激治疗糖尿病伤口的愈合速度要快三倍左右。此外，虽然研究的重点是治愈糖尿病足溃疡，但该技术有可能治疗烧伤等各种复杂伤口。郑安迪助理教授（中）与新加坡国立大学的寿宇峰博士（右）和乐志成博士（左）共同开发了一种创新的磁性伤口愈合凝胶，有望加速糖尿病伤口的愈合。郑副教授拿着预装磁性凝胶的石膏，寿博士拿着磁刺激装置。图片来源：新加坡国立大学新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系助理教授安迪-郑（AndyTay）带领由新加坡国立大学健康创新与技术研究所（NUSInstituteforHealthInnovation&Technology）的研究人员组成的团队说："传统的敷料在伤口愈合方面并没有发挥积极作用。敷料只是防止伤口恶化，患者需要每两三天换一次敷料。这给我们的医疗系统带来了巨大的成本，也给病人带来了不便。"相比之下，新加坡国立大学的独特发明采用了一种全面的'一体化'伤口愈合方法，从多个方面加速了伤口愈合过程。郑助教解释说："我们的技术解决了与糖尿病伤口相关的多个关键因素，同时控制伤口区域升高的葡萄糖水平，激活伤口附近休眠的皮肤细胞，恢复受损的血管，修复伤口内被破坏的血管网络。"新加坡国立大学团队在最近发表在科学杂志《先进材料》上的一篇论文中介绍了他们的创新成果。这项研究由新加坡科学技术研究局、南洋理工大学、中山大学和武汉理工大学的科学家合作完成。慢性糖尿病伤口：重大医疗挑战目前，全球有超过5亿人患有糖尿病，预计这一数字还将大幅上升。因此，慢性糖尿病伤口，如足部溃疡（最常见、最难治疗的伤口之一），已成为全球医疗保健的一大挑战。这些伤口的传统治疗方法往往不能令人满意，导致健康问题反复发作、久治不愈，在很多情况下还会导致截肢。全世界每年约有910万到2610万例糖尿病足溃疡，约15%到25%的糖尿病患者在一生中会患上糖尿病足溃疡。新加坡是全球糖尿病下肢截肢率最高的国家之一，平均每天约有四例。新加坡国立大学的一个研究小组开发出一种创新的磁性伤口愈合凝胶，有望加速糖尿病伤口的愈合，降低复发率，进而减少截肢事件的发生。将预先装有磁性水凝胶的绷带贴在伤口上，然后使用外部设备加速伤口愈合。资料来源：新加坡国立大学温和地"锻炼"皮肤细胞皮肤细胞在日常活动中不断受到机械力的作用。然而，伤口患者通常被建议不要进行剧烈活动，如行走，这可能会杀死对愈合至关重要的剩余细胞。郑副教授说："我们团队所取得的成果是，通过施加温和的机械刺激，确定了一个甜蜜点。其结果是，剩余的皮肤细胞得到了'锻炼'以愈合伤口，但并没有达到杀死它们的程度。"这种专门设计的伤口愈合凝胶含有两种美国食品和药物管理局批准的皮肤细胞--角质形成细胞（对皮肤修复至关重要）和成纤维细胞（用于形成结缔组织）--以及微小的磁性颗粒。当与外部设备产生的动态磁场相结合时，凝胶的机械刺激会促使真皮成纤维细胞变得更加活跃。这种创新型磁性水凝胶由新加坡国立大学的一个研究小组开发，它含有促进伤口愈合的皮肤细胞和磁性微粒，采用了一种"一体化"的综合伤口愈合方法，从多个方面加速了伤口愈合过程。资料来源：新加坡国立大学实验室测试表明，磁性伤口愈合凝胶增强了成纤维细胞的活性，使细胞的生长速度提高了约240%，胶原蛋白的产量增加了一倍多，胶原蛋白是伤口愈合的关键蛋白质。磁性伤口愈合凝胶还能改善与角质细胞的交流，促进新血管的形成。郑副教授补充说："我们采取的方法不仅能加快伤口愈合，还能促进伤口的整体健康，降低复发几率。"新加坡国立大学团队从2021年到2023年一直致力于该项目，以证明这种新方法的可行性。这项创新已经申请了专利。磁性伤口愈合凝胶在改善糖尿病伤口愈合方面显示出巨大的前景，它还可以彻底改变其他复杂类型伤口的治疗。研究论文的共同第一作者、新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系研究员寿宇峰博士说："磁响应水凝胶与无线磁诱导动态机械刺激相结合，解决了伤口愈合的基本挑战，如创造有利的微环境和促进组织再生。这些原理和我们技术的适应性，以及它对病人的普遍易用性，意味着它可以应用于改善糖尿病以外的各种情况下的伤口愈合，包括烧伤和慢性非糖尿病溃疡。"研究人员正在进行更多测试，以进一步改进磁性伤口愈合凝胶，提高其有效性。他们还在与临床合作伙伴合作，利用糖尿病人体组织测试凝胶的有效性。郑副教授说："这是在主动伤口护理方面迈出的重要一步。"我们的目标是提供一种有效、方便的伤口愈合解决方案，改善全球数百万人的治疗效果。""伤口愈合，尤其是糖尿病足溃疡领域的伤口愈合，一直是一个具有挑战性的领域。"盛港综合医院骨科外科顾问FrancisWongKengLin助理教授说："糖尿病足患者的伤口愈合情况不如正常患者，他们的愈合过程往往需要很长时间。伤口愈合技术的进步将缩短患者的疗程，使他们能够尽快恢复生活，从而提高工作效率和生活质量。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392189.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1392189.htm

愈合速度提高30% 还会完全溶解于人体：科学家发明第一款瞬时电子绷带

愈合速度提高30%还会完全溶解于人体：科学家发明第一款瞬时电子绷带此外，该绷带持续跟踪愈合过程，一旦不再需要，就会完全溶解，包括其电极，进入体内。这项新发明可能是糖尿病患者的宝贵财富，他们的伤口可能导致截肢或死亡等严重后果。这项研究发表在《科学进展》杂志上。它标志着第一个能够提供电疗的生物可吸收绷带和第一个智能再生系统的例子。吉列尔莫-阿梅尔教授手里拿着这个小而薄的柔性装置。资料来源：西北大学"当一个人出现伤口时，目标总是尽可能快地关闭这个伤口，"西北大学的GuillermoA.Ameer说，他是这项研究的共同负责人。"否则，一个开放的伤口很容易受到感染。而且，对于糖尿病患者来说，感染更难治疗，也更危险。对于这些患者来说，真正适合他们的、具有成本效益的解决方案的需求还没有得到满足。我们的新绷带具有成本效益，易于应用，适应性强，舒适，并能有效地关闭伤口，防止感染和进一步的并发症。"西北大学的约翰-A-罗杰斯说："虽然它是一个电子设备，但与伤口床接触的活性成分是完全可吸收的，"他共同领导了这项研究。"因此，这些材料在愈合过程完成后会自然消失，从而避免了物理提取可能对组织造成的任何损害。"作为再生工程方面的专家，Ameer是西北大学麦考密克工程学院生物医学工程的DanielHaleWilliams教授和西北大学范伯格医学院的外科教授。他还负责指导高级再生工程中心（CARE）和再生工程博士前培训项目，该项目由美国国家卫生研究院资助。罗杰斯是麦考密克和芬伯格的材料科学与工程、生物医学工程和神经外科的路易斯-辛普森和金伯利-奎雷教授。他还负责指导奎雷-辛普森生物电子学研究所。通过使电极具有生物可吸收性，研究人员能够确保该设备不会干扰愈合和新组织生长。电力的力量美国有近3000万人患有糖尿病，其中约有15%至25%的人在他们生命中的某个阶段出现糖尿病足溃疡。因为糖尿病会导致神经损伤，从而导致麻木，所以糖尿病患者可能会经历一个简单的水泡或小刮伤，但却没有被注意到，也没有得到治疗。由于高血糖水平还使毛细血管壁变厚，血液循环减慢，使这些伤口更难愈合。这是一场完美的风暴，让一个小伤口演变成一个危险的伤口。研究人员很想知道，电刺激疗法是否能帮助关闭这些顽固的伤口。据Ameer说，伤害会扰乱身体的正常电信号。通过应用电刺激，它恢复了身体的正常信号，吸引新细胞迁移到伤口床上。吉列尔莫-阿梅尔拿着电子绷带"我们的身体依靠电信号来运作，"Ameer说。"我们试图恢复或促进整个伤口有一个更正常的电环境。我们观察到，细胞迅速迁移到伤口，并在该地区再生皮肤组织。新的皮肤组织包括新的血管，并且炎症得到了抑制"。历史上，临床医生曾使用电疗来治疗。但大多数这种设备包括有线的、笨重的装置，只能在医院环境中的监督下使用。为了设计一种更舒适的产品，可以在家里全天候佩戴，Ameer与罗杰斯合作，罗杰斯是一位生物电子学先驱，在2018年首次提出了生物可吸收电子医学的概念。远程控制这两位研究人员和他们的团队最终开发出一种小型、灵活的绷带，柔软地包裹着受伤部位。该智能再生系统的一侧包含两个电极：一个微小的花形电极正好位于伤口床的顶部，一个环形电极则位于健康组织上，包围整个伤口。该设备的另一面包含一个能量收集线圈，为系统供电，还有一个近场通信（NFC）系统，用于实时无线传输数据。该团队还包括可以评估伤口愈合情况的传感器。通过测量横跨伤口的电流电阻，医生可以监测进展。电流测量的逐渐减少与愈合过程直接相关。因此，如果电流仍然很高，那么医生就知道出了问题。通过建立这些功能，该设备可以在没有电线的情况下远程操作。在远处，医生可以决定何时应用电刺激，并可以监测伤口的愈合进度。Ameer说："当伤口试图愈合时，它会产生一个潮湿的环境。然后，随着它的愈合，它应该变干。水分改变了电流，所以我们能够通过跟踪伤口的电阻来检测。我们可以收集这些信息并以无线方式传输。在伤口护理管理方面，我们最好希望伤口在一个月内关闭。如果需要更长的时间，这种延迟会引起关注"。在一项小型动物模型研究中，研究人员每天只应用30分钟的电刺激。即使是这么短的时间，也使闭合的速度加快了30%。消失的行为当伤口愈合后，花形电极会简单地溶解在体内，绕过了对其进行检索的需要。该团队用一种叫做钼的金属制作了电极，这种金属广泛用于电子和半导体应用。他们发现，当钼足够薄时，它可以进行生物降解。此外，它不会干扰愈合过程。"我们首先发现钼可以被用作伤口愈合的可生物降解的电极，"Ameer说。"大约六个月后，它的大部分都消失了。而且我们发现在器官中的积聚非常少。没有什么不正常的现象。但我们用于制造这些电极的金属量是如此之少，我们预计它不会造成任何重大问题。"接下来，该团队计划在一个更大的动物模型中测试他们的绷带对糖尿病溃疡的作用。然后，他们的目标是在人类身上进行测试。因为这种绷带利用人体自身的愈合能力，而不释放药物或生物制剂，它面临的监管障碍较少。这意味着患者可能会更早地看到它上市。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1353623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1353623.htm

科学家研发自愈合混凝土 用休眠细菌修补裂缝

科学家研发自愈合混凝土用休眠细菌修补裂缝生物纤维自愈合混凝土工作时的彩色扫描电子显微镜图像但现实世界很少按照理想状态运行，因此混凝土会不断受到风化，从而产生裂缝。这才是真正的问题所在，因为温度波动会迫使裂缝扩大，而湿气则会引发各种侵蚀混凝土的过程。因此，混凝土结构需要经常维护，这不仅成本高昂且不方便，还会增加制造这种材料对环境的影响（本来就很大）。如果能找到减缓劣化的方法，就能省去很多麻烦。这就是德雷克塞尔生物纤维的用武之地。这些聚合物纤维不仅能起到物理加固作用，还具有重要的双重作用，即自我修复机制。纤维表面涂有一层水凝胶，水凝胶中含有内生孢子，内生孢子是细菌的休眠形式，可以抵御极端环境，当环境变得更舒适时，内生孢子又会重新苏醒。然后在水凝胶层上涂上一层薄薄的聚合物外壳。生物纤维混凝土可以像其他混凝土一样使用，但它的秘密超能力只有在以后开裂时才会显现出来。当水到达生物纤维时，水凝胶就会膨胀并破壳而出，推向地表。在这个过程中，沉睡的细菌被唤醒，它们开始从周围的混凝土中吸取碳和钙。这就产生了碳酸钙，一种填充和修补裂缝的胶结材料。该团队的首席研究员阿米尔-法纳姆（AmirFarnam）说："这是一项令人兴奋的进展，因为我们一直在努力利用大自然的灵感来改进建筑材料。我们每天都在看到，老化的混凝土结构正在遭受破坏，从而降低了其功能寿命，并需要进行昂贵的关键性维修。试想一下，它们能自我修复吗？在我们的皮肤中，我们的组织通过注入自我修复液--血液--的多层纤维结构自然实现自我修复。这些生物纤维模仿了这一概念，并利用造石细菌创造出能对损伤做出反应的活体自愈混凝土。"研究小组表示，虽然愈合时间可能会有所不同，但生物纤维似乎能够在短短一两天内修补裂缝。以前的研究已经制造出了注入细菌的自愈合混凝土，但主要挑战之一是如何在混凝土完好无损的情况下保持微生物长期存活。使用包裹在聚合物保护壳下的水凝胶中的休眠内生孢子可能就是答案。虽然还有很多工作要做，但研究人员表示，生物纤维混凝土最终可以帮助降低建筑物的维护要求，并减少混凝土生产过程中的二氧化碳排放量。这项研究发表在《建筑与建材》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1398397.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1398397.htm

科学家们制造出拥有具有强大感知能力的人造皮肤

科学家们制造出拥有具有强大感知能力的人造皮肤人造皮肤，也被称为合成皮肤，是一种人造材料，旨在模仿人类皮肤的特性和功能。它被用于各种应用，包括伤口愈合、美容手术和皮肤研究。人造皮肤能够区分来自接近目标的不同信号，从而实现无接触的物体识别。这一进展提供了一个概念验证的应用，使机器人在完全无接触的模式下对包括聚合物、金属和人类皮肤在内的材料进行分类。研究人员指出，这样的人造皮肤可用于下一代工程电子，在人机界面、人工智能、假肢和增强现实方面具有潜力。"我们创造的人造皮肤具有优于人类皮肤的感应能力。与人类皮肤从触摸动作中感知大部分信息不同，这种人造皮肤还能获得在无触摸或接近操作中编码的丰富认知信息，"通讯作者、新加坡南洋理工大学助理教授王一凡说。"这项工作可能会带来优于现有触觉传感器的下一代机器人感知技术。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1345855.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1345855.htm

突破性的类人生物打印皮肤能更好、更快地愈合伤口

突破性的类人生物打印皮肤能更好、更快地愈合伤口新型生物打印皮肤可复制人类皮肤的层次和厚度图/维克森林再生医学研究所领衔作者、维克森林再生医学研究所（WFIRM）所长安东尼-阿塔拉（AnthonyAtala）博士说。"研究结果表明，制造全厚度人体生物工程皮肤是可能的，而且能促进更快的愈合和更自然的外观效果"。打印出来的皮肤具有角质形成细胞、真皮成纤维细胞、脂肪细胞、黑色素细胞、毛囊真皮乳头细胞和真皮微血管内皮细胞，复制了真实的皮肤，有三层：薄薄的保护性外表皮层、中间的纤维和支撑性真皮层以及底部的脂肪真皮下层。当移植到小鼠伤口上时，打印出来的皮肤形成了血管和皮肤纹路，并显示出正常的组织发育。结果是伤口愈合更快，皮肤收缩更少，胶原蛋白生成更多，从而减少了疤痕。通过细胞特异性染色，WFIRM团队确认了生物打印细胞在愈合过程中与再生皮肤的成功融合。随后，研究人员使用了一个更大的5厘米x5厘米（2英寸x2英寸）生物打印猪皮肤移植物来覆盖猪模型上的全厚伤口。结果表明，猪皮肤移植后的伤口愈合良好，胶原蛋白生成增加，皮肤收缩和纤维化（或疤痕）减少。由于从身体其他部位获取大量皮肤的风险很大，而且条件有限，因此较大面积的自体皮肤移植的成功为人类治疗带来了巨大希望。实验室制备皮肤是一个不断增长的医学研究领域，公司也希望用它来测试产品，而不是使用动物。但这是首次生产出如此复杂和厚度的产品，并在临床前研究中显示伤口完全愈合。研究小组现在希望能将其用于人体研究。这项研究发表在《科学转化医学》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388145.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388145.htm

新研发的磁性凝胶通过锻炼皮肤细胞 使伤口愈合速度提高两倍

新研发的磁性凝胶通过锻炼皮肤细胞使伤口愈合速度提高两倍左起：LeZhicheng博士与液态磁性凝胶样品，AndyTay助教与预装凝胶的绷带，寿宇峰博士与磁刺激装置图/新加坡国立大学糖尿病足溃疡患者通常会被告知不要在伤口上施加任何重量，因为这样做会杀死脆弱的新生皮肤细胞，从而阻碍伤口愈合。尽管如此，对皮肤的一些机械刺激会促使新的皮肤细胞生长，从而帮助伤口愈合。这种情况有点矛盾，因此新加坡国立大学的科学家们创造了这种特殊的水凝胶。新研发的材料含有微小的磁性颗粒和两种经美国食品及药物管理局批准的皮肤细胞：角质细胞和成纤维细胞，前者在皮肤修复中发挥关键作用，后者则在皮肤中形成结缔组织。当伤口部位暴露在外部设备产生的动态磁场中时，磁性微粒会做出反应，四处移动，但不会太剧烈，细胞也会随之移动。这些细胞与患者自身的皮肤细胞相互作用，本质上是对它们进行温和而有效的锻炼。将受伤的脚放入磁刺激装置中进行两到三个小时的治疗新加坡国立大学在对小鼠进行的测试中，凝胶疗法使真皮成纤维细胞（皮肤细胞的主要类型）的生长率提高了约240%，而且使其胶原蛋白的生成率提高了一倍多。治疗还改善了角质细胞和其他细胞之间的交流，促进了伤口处新血管的生长。"磁响应水凝胶与无线磁诱导动态机械刺激相结合，解决了伤口愈合中的基本难题，"有关这项研究的《先进材料》论文的共同第一作者寿宇峰博士说。"这些原理和我们技术的适应性，以及它对病人的普遍易用性，意味着它可以应用于改善糖尿病以外的各种情况下的伤口愈合，包括烧伤和慢性非糖尿病溃疡。"参与这项研究的还有南洋理工大学、中山大学、武汉理工大学和科学技术研究署的科学家。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1391097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1391097.htm