"Piezoelektriska och triboelektriska nanogeneratorer är utmärkta kandidater för självassisterande sårläkning på grund av sin låga vikt, flexibilitet, elasticitet och biokompatibilitet", säger bioingenjör Zong-Hong Lin vid National Tsing Hua University i Taiwan. Kredit:Science and Technology of Advanced Materials
Små förband som genererar elektricitet som svar på rörelser kan påskynda sårläkning och vävnadsregenerering. Forskare i Taiwan granskade de senaste framstegen och potentiella tillämpningarna av sårläkningsteknologi i tidskriften Science and Technology of Advanced Materials .
Den naturliga sårläkningsprocessen involverar komplexa interaktioner mellan joner, celler, blodkärl, gener och immunsystemet, där varje spelare utlöses av en sekvens av molekylära händelser. En integrerad del av denna process involverar generering av ett svagt elektriskt fält av det skadade epitelet - det cellskikt som täcker vävnad. Det elektriska fältet bildas som ett resultat av en jongradient i sårbädden, som spelar en viktig roll för att styra cellmigration och främja blodkärlsbildning i området.
Forskare upptäckte i mitten till slutet av 1900-talet att stimulering av vävnad med ett elektriskt fält kunde förbättra sårläkning. Aktuell forskning inom detta område är nu inriktad på att utveckla små, bärbara och billiga lappar som inte belastas av extern elektrisk utrustning.
Detta har lett till forskning om piezoelektriska material, inklusive naturliga material som kristaller, siden, trä, ben, hår och gummi, och syntetiska material som kvartsanaloger, keramik och polymerer. Dessa material genererar en elektrisk ström när de utsätts för mekanisk påfrestning. Nanogeneratorer som utvecklats med syntetiska material är särskilt lovande.
Till exempel undersöker vissa forskarlag användningen av självdrivna piezoelektriska nanogeneratorer gjorda med zinkoxidnanostavar på en polydimetylsiloxanmatris för att påskynda sårläkning. Zinkoxid har fördelen att vara piezoelektrisk och biokompatibel. Andra forskare använder ställningar gjorda av polyuretan och polyvinylidenfluorid (PVDF) på grund av deras höga piezoelektricitet, kemiska stabilitet, enkla tillverkning och biokompatibilitet. Dessa och andra piezoelektriska nanogeneratorer har visat lovande resultat i laboratorie- och djurstudier.
En annan typ av enhet, som kallas en triboelektrisk nanogenerator (TENG), producerar en elektrisk ström när två gränssnittsmaterial kommer i och ur kontakt med varandra. Forskare har experimenterat med TENG som genererar elektricitet från andningsrörelser, till exempel för att påskynda sårläkning hos råttor. De har också laddat TENG-plåster med antibiotika för att underlätta sårläkning genom att även behandla lokal infektion.
"Piezoelektriska och triboelektriska nanogeneratorer är utmärkta kandidater för självassisterande sårläkning på grund av sin låga vikt, flexibilitet, elasticitet och biokompatibilitet", säger bioingenjör Zong-Hong Lin vid National Tsing Hua University i Taiwan. "Men det finns fortfarande flera flaskhalsar i deras kliniska tillämpning."
Till exempel behöver de fortfarande anpassas så att de passar för storleken, eftersom sårets dimensioner varierar kraftigt. De måste också fästas ordentligt utan att påverkas eller korroderas negativt av de vätskor som naturligt utsöndras från sår.
"Vårt framtida mål är att utveckla kostnadseffektiva och högeffektiva sårförbandssystem för praktiska kliniska tillämpningar", säger Lin. + Utforska vidare
