成功在100天内让牠们体重减少38%,Nano杂志上描述了他们的伤口敷料方法

2020-05-08 作者:创新快车道   |   浏览(111)

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根据2017年的一项研究称,全球超过7亿成人和儿童肥胖,称越来越多的数量和体重相关的健康问题是日益严重的大流行。

由威斯康星大学麦迪逊分校的工程师开发的一种新型低成本伤口敷料可以以惊人的方式大大加快愈合速度。

全球肥胖问题日益严重,有科学家发明一款「减肥晶片」,透过「微创手术」植入到人体内,把胃部蠕动产生的「电脉冲」(electric pulses)传送至迷走神经,让人产生出「已经吃饱」的错觉,从而来减少进食。

由威斯康星大学麦迪逊分校的工程师开发的新型无电池,易于植入的减重装置可以提供一种用于对抗隆起的有希望的新武器。

该方法利用患者自身身体运动产生的能量在受伤部位施加温和的电脉冲。

「减肥晶片」体积细小,毋须电池驱动,并可以随时取出,有别于现时的胃绕道手术永久改变胃部容量。科学家在实验中把老鼠植入晶片,成功在100天内让牠们体重减少38%,而取出晶片后,老鼠恢复当初食量,体重随之也反弹回来,证明晶片发明能有效控制体重控制。

在实验室测试中,这些装置帮助老鼠减掉了近40%的体重。研究结果于今天(2018年12月17日)发表在Nature Communications杂志上。

在啮齿动物测试中,敷料将愈合时间缩短至仅仅三天,而正常愈合过程接近两周。

「减肥晶片」由美国威斯康星大学材料工学教授王旭东(Xudong Wang)及其合作人员研发,他表示「『电脉冲』与胃部活动有关联,可增强身体自然反应,控制食物的摄取量。」王旭东表示,目前已经为这款设备申请专利,如果成功,他们希望可在人体进行试验。

测量距离不到1厘米,约为美国便士面积的三分之一,这些微型设备 - 可安全地用于身体并通过微创手术植入 - 从胃的自然搅拌中产生温和的电脉冲运动并将它们传递到迷走神经,迷走神经连接大脑和胃。

我们惊讶地看到这么快的恢复率,威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程教授徐旭东说。我们怀疑这些设备会产生一些效果,但其幅度远远超出我们的预期。

(Science Daily/自由时报)

这种温和的刺激使得大脑在只吃了几个半食物之后就认为肚子已经饱满了。

Wang和合作者今天(2018年11月29日)在ACS Nano杂志上描述了他们的伤口敷料方法。

脉冲与胃的运动相关,增强了自然反应,有助于控制食物摄入量,威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程教授王旭东说。

数十年来,研究人员已经知道电可以有益于皮肤愈合,但是今天使用的大多数电疗单元需要庞大的电气设备和复杂的布线以提供强大的电力。

与胃旁路不同,胃旁路会永久改变胃的容量,新设备的效果也是可逆的。当王和他的合作者在12周后取出这些装置时,该研究的老鼠恢复了正常的进食模式,并且重量反弹回来。

ds足球即时比分 ,急性和慢性伤口代表了全球医疗保健的巨大负担,UW-Madison外科教授兼烧伤外科医生和UW Health伤口愈合服务主任的合作者Angela Gibson说。在伤口愈合中使用电刺激是不常见的。

Wang的设备比现有的刺激迷走神经减肥的单位有几个优点。美国食品和药物管理局于2015年批准的现有单位Maestro管理迷走神经的高频率,以关闭大脑和胃之间的所有通信。它需要一个复杂的控制单元和庞大的电池,这些电池经常需要充电。

与现有方法相比,新敷料更直接。

UW-Madison的微创,前肠和减肥手术科的外科教授Luke Funk说,持续的维护可能是一个很大的障碍。新设备优于现有迷走神经刺激器的一个潜在优势是它不需要外部电池充电,当您考虑到患者在每周多次充电一小时或一小时充电时遇到的不便时,这是一个显着的优势。所以。

我们的设备就像你穿在皮肤上的绷带一样方便,王说。

事实上,王的设备不包含电池,没有电子设备,也没有复杂的布线。它依赖于胃壁的起伏来为其内部发生器提供动力。

新的敷料由伤害部位的小电极组成,这些电极与一个带有称为纳米发电机的能量收集装置的带相连,这些装置环绕着穿着者的躯干。呼吸过程中佩戴者胸腔的自然膨胀和收缩为纳米发电机提供动力,纳米发电机提供低强度电脉冲。

这意味着该装置仅在胃移动时刺激迷走神经。

这些电脉冲的性质类似于人体产生内部电场的方式,王说。

它会自动响应我们的身体功能,在需要时产生刺激,Wang说。我们的身体最清楚。

并且,那些低功率脉冲不会像传统的高功率电疗设备那样伤害健康组织。

Wang是可穿戴和植入式电容式发电设备的全球专家,之前已经创建了植入式纳米发电机,可以从人们的心跳和呼吸中获取能量,还有用于伤口愈合的运动动力绷带以及其他此类装置。

事实上,研究人员表明,将细胞暴露于高能电脉冲导致它们产生的活性氧物质 - 癌症和细胞衰老的主要危险因素 - 几乎是接触纳米发生器的细胞的五倍。

他和他的合作者通过威斯康星州校友研究基金会为减肥设备申请了专利,并正在进行大型动物模型的测试。如果成功,他们希望走向人体试验。

也是治疗的福音:他们确定低功率脉冲提高了一种称为成纤维细胞的皮肤细胞的活力,并且暴露于纳米发生器的脉冲促使成纤维细胞排列(伤口愈合中的关键步骤)并产生更多生化物质促进组织生长。

我们的期望是该设备比其他技术更有效,更方便,王说。

这些研究结果非常令人兴奋,合作者Weibo Cai说,他是威斯康星大学麦迪逊分校的放射学教授。详细的机制仍需要在未来的工作中得到阐明。

在这方面,研究人员的目的是精确地梳理出温和的脉冲如何帮助治愈。科学家还计划测试猪皮肤上的设备,这些设备与人体组织非常相似。

并且,他们正在努力为纳米发电机提供额外的功能 - 调整它们的结构,以便从皮肤上的细微不可察觉的抽搐或心跳的嗡嗡声中获取能量。

这项研究令人印象深刻的结果代表了针对许多不同伤口类型的电刺激的令人兴奋的新旋转,考虑到设计的简单性,Gibson说,他将与团队合作确认这些结果在人体皮肤模型中的可重复性。

如果团队成功,这些设备可以帮助解决现代医学的重大挑战。

我们认为我们的纳米发电机可能是许多治疗目的最有效的电刺激方法,王说。

而且由于纳米发电机由相对常见的材料组成,价格不会成为问题。

我认为成本不会超过常规绷带,王说。该设备本身非常简单,便于制造。

该研究得到了美国国立卫生研究院(R01EB021336和P30CA014520)的资助。

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