世界初、傷の治りが30%速くなる電子包帯を開発(First transient electronic bandage speeds healing by 30%)

◆ノースウェスタン大学の研究者らは、創傷部位に直接電気療法を行うことで治癒を促進する、柔軟で伸縮性のある小型の包帯を世界で初めて開発しました。動物実験では、この新しい包帯を装着したマウスは、装着していないマウスに比べて糖尿病性潰瘍の治癒が30%早まりました。
◆また、この包帯は治癒過程を積極的にモニターし、不要になった後は電極も含めて体内で無害に分解される。この新しいデバイスは、潰瘍が手足の切断や死亡を含む様々な合併症を引き起こす可能性のある糖尿病患者にとって、強力なツールとなる可能性があります。
◆この研究成果は、2月22日、米国科学雑誌「Science Advances」オンライン版に掲載されました。これは、電気治療が可能な初の生体吸収性包帯であり、スマートな再生システムの最初の例となります。
◆ノースウェスタン大学のGuillermo A. Ameer教授は、「人が傷を負ったとき、その傷をできるだけ早く塞ぐことが常に目標になります」と語りました。「そうでなければ、開いたままの傷口は感染症にかかりやすくなります。糖尿病の患者さんにとって、感染症は治療が難しく、より危険なものです。このような患者さんにとって、費用対効果の高い、本当に効果のある解決策は、大きなアンメット・ニーズとなっています。私たちの新しい包帯は、費用対効果が高く、装着が簡単で、適応性があり、快適で、傷口を効率的に塞いで感染症やさらなる合併症を予防します。”
◆米国では約3,000万人が糖尿病を患っており、そのうち約15〜25%の人が人生のある時期に糖尿病性足潰瘍を発症していると言われている。糖尿病は神経を損傷し、しびれを引き起こすため、糖尿病の人は単純な水ぶくれや小さな傷に気づかず、治療を受けないことがあります。また、ブドウ糖が多いと毛細血管の壁が厚くなるため、血液の循環が悪くなり、これらの傷が治りにくくなります。小さな傷から危険な傷へと発展する、まさに「パーフェクト・ストーム」なのだ。
◆研究者たちは、電気刺激療法がこのような頑固な傷を治すのに役立つかどうか、興味を持った。アメアによれば、怪我をすると、体の正常な電気信号が乱れることがあるそうです。電気刺激を与えることで、体の正常な信号を回復させ、新しい細胞が傷口に移動するように引き寄せるのです。
◆歴史的に、臨床家は治癒のために電気療法を使用してきました。しかし、その機器のほとんどは、有線でかさばる器具が含まれており、病院での監視下でしか使用することができません。自宅で24時間装着できるより快適な製品を設計するため、アメアは2018年に生体吸収性電子医学の概念を初めて紹介したバイオエレクトロニクスのパイオニアであるロジャースと提携したのです。
◆遠隔操作の実現:2人の研究者とそのチームは最終的に、負傷部位を柔らかく包む小型で柔軟な包帯を開発しました。スマート再生システムの片側には、2つの電極が含まれています。傷口の上に置く花型の小さな電極と、健康な組織の上に置いて傷口全体を囲むリング型の電極だ。もう一方には、システムに電力を供給するためのエネルギーハーベスティングコイルと、データをリアルタイムでワイヤレス転送するための近距離無線通信(NFC)システムが搭載されています。
◆また、傷の治り具合を評価するためのセンサーも搭載した。傷口を流れる電流の抵抗値を測定することで、医師は傷の進行状況をモニターすることができます。電流の測定値が徐々に減少することは、治癒のプロセスに直接関係します。つまり、電流が高いままであれば、医師は何かが間違っていることを知ることができるのです。
◆これらの機能を組み込むことで、ワイヤーを使わずに遠隔操作することが可能になりました。医師は離れた場所から、電気刺激を加えるタイミングを判断し、傷の治り具合をモニターすることができる。
◆動物モデルの研究では、研究者は1日わずか30分電気刺激を与えただけでした。この短い時間でも、閉鎖が30%早まりました。
◆傷が治ると、花の形をした電極は体内に溶け込むだけで、回収する必要はない。研究チームは、電子機器や半導体に広く使われているモリブデンという金属から電極を作った。モリブデンを薄くすると、生分解することを発見した。さらに、モリブデンは治癒のプロセスを妨げない。
◆次に、研究チームは、より大きな動物モデルで、糖尿病性潰瘍に対するこの絆創膏をテストする予定です。そして、人体への応用を目指します。この包帯は、薬物や生物製剤を放出することなく、体の治癒力を利用するため、規制のハードルが低い。つまり、患者がより早くこの包帯を目にすることができるようになる可能性があるのだ。