스탠포드 대학의 과학자들은 상처 치유 과정을 모니터링하고 상처를 동시에 치료함으로써 조직 복구 속도를 높일 수 있는 가능성을 보여준 무선 스마트 붕대를 개발했다고 말했다. 11월 Nature Biotechnology에서 발표한 " 고급 상처 관리 및 가속화된 치유를 위한 통합 센서 및 자극기가 있는 무선, 폐쇄형 루프, 스마트 붕대 " 연구 는 그들의 장치가 상처의 더 빠른 봉합을 촉진하고, 손상된 조직으로의 새로운 혈류를 증가시키고, 피부를 향상시킨다는 것을 입증했다. 흉터 형성을 감소시켜 회복이 빨랐다.

다기능 웨어러블 장치를 기반으로 하는 스마트 붕대는 실시간 생리학적 모니터링과 만성 상처 치유를 촉진하기 위한 능동적 개입을 가능하게 할 수 있다. 그러나 현재의 스마트 반창고 기술을 위한 센서와 자극기 모두의 통합에 있어 제한적인 개발이 있었다. 또한 접착 전극은 강력한 신호 전달에 필수적이지만 기존 접착 드레싱의 분리는 전환 가능한 접착 없이 섬세한 상처 조직에 2차 손상을 초래할 수 있다.

 

인간의 팔에 무선 스마트 붕대를 그린 그림. [Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University]

"여기서 우리는 주문형 접착 및 분리가 가능한 피부 인터페이싱 하이드로 겔 전극을 사용하여 무선으로 전원이 공급되는 폐쇄 루프 감지 및 자극 회로로 구성된 유연한 생체 전자 시스템을 개발하여 이러한 문제를 극복했다. 생쥐실험에서 우리는 상처 관리 시스템이 피부 임피던스와 온도를 지속적으로 모니터링하고 상처 환경에 반응하여 전기 자극을 전달할 수 있음을 보여준다.

“전임상 상처 모델 전체에서 치료군은 대조군에 비해 약 25% 더 빠르게 치유되었고 진피 리모델링이 약 50% 향상되었습니다. 또한 우리는 단핵구 및 대식세포 집단에서 조직 재생, 혈관 신생 및 피부 회복을 향상시킬 수 있는 재생 유전자의 활성화를 관찰했습니다.”

라텍스 페인트 단일 코팅 두께

마이크로컨트롤러 유닛(MCU), 라디오 안테나, 메모리, 전기 자극기, 바이오센서 및 기타 구성 요소를 포함한 전자 레이어는 두께가 100마이크론으로 라텍스 페인트의 단일 코팅 두께이다.

"상처를 봉합할 때 스마트 붕대는 치유되면서 보호합니다." 이 연구의 공동 제1저자이자 연구실의 박사후 연구원인 Yuanwen Jiang 박사 Zhenan Bao 박사, KK Lee 화학공학과 교수 스탠포드 공대가 참여했다.  “그러나 그것은 수동적인 도구가 아닙니다. 이는 만성 상처 치료의 치료 표준을 변화시킬 수 있는 능동 치유 장치입니다.”

갈바노택시(galvanotaxis)라고도 하는 전기 자극은 이전에 각질 세포의 상처 부위로의 이동을 가속화하고 세균감염을 제한하며 상처 표면의 생물막 발달을 방지하여 조직 성장을 사전에 촉진하고 조직 복구를 돕는 것으로 보고되었다. 연구원들은 이 기술을 가져와 실시간 바이오센서 데이터와 통합하여 바이오센서가 알려주는 새로운 자동치료방식을 제공할 수 있었다.

The는 전기 자극이 상처를 더 빨리 치유하는 이유와 방법을 이해하기 위해 연구를 한 단계 더 발전시켰다. 그들은 이제 전기 자극   이 병원균 제거 및 상처 복구를 돕는 것으로 밝혀진 항염증 유전자인  셀레놉(Selenop) 과  근육 및 연조직 성장을 증가시키는 것으로 나타난 아포에( Apoe) 와 같은 재생 촉진 유전자의 활성화를 촉진한다고 믿고 있다. .

마찬가지로, 전기 자극은 더 많은 양의 M2 항염증성 대식세포를 모집하여 백혈구 집단, 즉 단핵구와 대식세포의 양을 증가시켰다. 이는 이전에 재생 촉진으로 보고되었으며 세포외 매트릭스 형성에서 중요한 역할을 한다. 상처치유의 증식 단계에서 필요하다.

연구원들은 스마트 붕대가 유망한 것이지만 아직까지는 개념증명이라고 경고한다.