電刺激促進骨折癒合 科學家打造可自發電的生物降解型電極貼片

威斯康星大學麥迪遜分校的科學家們,剛剛在發表於《美國國家科學院院刊》(PNAS)上的一篇文章中,介紹了能夠自供電、可生物降解的電刺激小貼片此前已有研究表明,電刺激有助於傷口的癒合。但在骨折治療過程中,目前必須通過手術將外部供電的電極植入傷口部位。然後在骨骼癒合之後,又需要通過手術來移除。

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(來自:University of Wisconsin-Madison)

為了尋求一種更簡單、侵入性更小的替代方案,該校 Xudong Wang 教授帶領的一支研究團隊,已經打造了一種可生物降解的貼片電極植入物。

在通過手術將這種“骨折電刺激裝置”(簡稱 FED)植入物置於所需部位后,功成身退的自供電貼片電極就可被人體無害地吸收。

該貼片的基礎部分,採用了 FDA 批准的生物相容性聚合物材質,上面是連接到兩個電極的薄膜式摩擦納米發電機。

後者能夠將身體運動產生的機械能轉化為電流,與我們穿着襪子與地毯摩擦產生靜電荷的方式非常相似。

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FED 基材由乳酸-共-乙醇酸(PLGA)聚合物製成

實驗室測試期間,該裝置讓脛骨骨折的大鼠在六周內便恢復,時間明顯快於未經特殊治療的對照組。期間大鼠保持相對活躍,因而納米摩擦發電機能夠始終維持約 4V 的電壓。

不過在對人類的治療中,通常需要對骨折部位進行固定。對此,Xudong Wang 教授指出,後續可考慮讓 FED 裝置對其它類型的內部機械源做出反應,比如血壓的變化。

感興趣的朋友,可移步至《美國國家科學院院刊》(PNAS)查閱全文,原標題為《A self-powered implantable and bioresorbable electrostimulation device for biofeedback bone fracture healing》。

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