Наногенераторы электричества ускорят заживление ран

Заживление ран и регенерацию тканей могут ускорить наноповязки, генерирующие электричество при движении. Последние достижения и потенциальные области применения этой технологии рассмотрели тайваньские ученые в обзоре, опубликованном в журнале Science and Technology of Advanced Materials, 18 января сообщают на сайте научно-технических новостей Phys.org.

Сложный процесс заживления ран, поясняют в своей статье ученые, зависит от скоординированного взаимодействия различных иммунологических и биологических систем, чему могут способствовать технологии. В своей работе они дают широкий обзор медицинских применений пьезоэлектрических и трибоэлектрических наногенераторов с акцентом на их роль в развитии технологии заживления ран.

На основании того факта, что поврежденный эпителиальный слой раны генерирует биоэлектрическое поле, регулирующее процесс заживления раны, в обзоре было обращено внимание на разработку технологического устройства для создания внешнего электрического поля — автономных наногенераторов.

В настоящее время исследования в этой области сосредоточены на разработке небольших, носимых и недорогих патчей, которые не должны быть обременены внешним электрическим оборудованием.

Такая установка привела к исследованиям пьезоэлектрических материалов, как природных: кристаллы, шелк, дерево, кость, волосы и резина, так и синтетических: аналоги кварца, керамика и полимеры. Эти материалы при механическом воздействии генерируют электрический ток. Наиболее перспективны наногенераторы, разработанные с использованием синтетических материалов.

Некоторые исследовательские группы изучают возможность использования для ускорения заживления ран пьезоэлектрических наногенераторов из наностержней оксида цинка на полидиметилсилоксановой матрице с автономным питанием. Преимущества оксида цинка в том, что он является и пьезоэлектрическим, и биосовместимым.

Другие исследователи используют каркасы из полиуретана и поливинилиденфторида, имеющих высокую пьезоэлектричность, химическую стабильность, простоту в изготовлении и биосовместимость. В лабораторных исследованиях и исследованиях на животных эти и другие пьезоэлектрические наногенераторы показали многообещающие результаты для заживления ран.

Кроме пьезоэлектрических наногенераторов, которые вырабатывают ток при давлении на материал, существуют трибоэлектрические наногенераторы (ТЭНГ), которые вырабатывают электрический ток, когда два сопрягающихся материала входят в контакт друг с другом и выходят из него.

Ученые экспериментировали с ТЭНГами, вырабатывающими электричество от дыхательных движений, для ускорения заживления ран у крыс. При этом они помещали в пластыри ТЭНГ антибиотики для ускорения заживления ран и лечения возникающих инфекций.

В целом пьезоэлектрические и трибоэлектрические наногенераторы имеют многообещающий потенциал для передового применения в области заживления ран со многими преимуществами, такими как низкая стоимость, антибактериальные свойства, малый вес, гибкость и высокая эффективность, делают выводы из своего исследования тайваньские ученые.

Используя электричество, преобразованное из механической энергии, такие наногенераторы смогут не только обеспечивать источник питания для лечения, но и для клинического биосенсора, который может помочь врачам отслеживать изменения при заживлении ран. Исследователи считают, что еще есть много возможностей для улучшения применения наногенераторов в области самостоятельного заживления ран.

Биоинженер Цзун-Хонг Линь из Национального университета Цин Хуа на Тайване уверен: «Пьезоэлектрические и трибоэлектрические наногенераторы являются отличными кандидатами для самостоятельного заживления ран благодаря их легкому весу, гибкости, эластичности и биосовместимости. Однако есть еще несколько узких мест в их клиническом применении».

Так, сейчас их нужно индивидуально настраивать, чтобы они подходили по размеру, поскольку размеры ран сильно различаются. Кроме того есть проблема прочного закрепления таким образом, чтобы не подвергать наногенераторы негативному воздействию или коррозии со стороны жидкостей, которые всегда выделяются из ран.

Свою задачу исследователи видят в решении вышеуказанных проблем и разработке экономичных и высокоэффективных систем перевязки ран для практического клинического применения наноповязок.

Ранее ИА Красная Весна сообщило о разработке учеными из Барселоны нанозондов для внутриклеточной диагностики.