無痛換藥不是夢!中國團隊受大鯢啟發(fā) 研發(fā)出“冰一下”就脫落的創(chuàng)口貼
對于患者而言,冰一下外傷換藥往往是無痛痛苦的
處理傷口時,你是換藥希望止血貼上的膠松弛一些呢?還是結(jié)實一些?
粘得太松弛,容易造成細(xì)菌等污染物進入,不夢導(dǎo)致傷口感染。中國
粘得太結(jié)實,團隊脫落換藥的鯢啟時候又會撕裂傷口,造成巨大的發(fā)研發(fā)出痛苦以及二次損傷!
這似乎是口貼一個難以兩全的難題,不過,冰一下我國的無痛科學(xué)家已經(jīng)找到了解決之法——近日,來自北京科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院的換藥溫永強教授團隊,受大鯢啟發(fā),不夢開發(fā)出了一種溫敏不對稱生物源納米纖維傷口敷料(PGSGS敷料)。中國
在常溫下它可以牢牢粘附并保護傷口,團隊脫落促進愈合,而在低溫下它又能大幅削弱自身黏性,實現(xiàn)輕松剝離和無痛換藥。
該項新技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)敷料難以更換的問題,還在動物實驗中顯示出了顯著的加速傷口愈合的效果,為傷口護理領(lǐng)域提供了新工具與思路。該研究成果已經(jīng)發(fā)表于《先進纖維材料》(Advanced Fiber Materials)期刊上。
傳統(tǒng)傷口敷料的局限
傷口敷料是醫(yī)療護理中最基礎(chǔ)也是最關(guān)鍵的工具之一,但它在附著性、更換難度等方面,卻一直存在多種問題。
傳統(tǒng)的傷口敷料,比如紗布、醫(yī)用膠帶等,往往難以兼顧粘連牢固度與易更換性。也就是說,它們要么過度黏附傷口,雖然可以讓藥物充分接觸創(chuàng)面,但容易在換藥時拉扯結(jié)痂與新生組織,引發(fā)劇烈疼痛甚至二次損傷;要么黏附力度不足,造成敷料與創(chuàng)面接觸不充分,同時導(dǎo)致灰塵、水的進入,影響藥物的吸收和細(xì)胞的生長,甚至滋生細(xì)菌,造成感染!
多孔的醫(yī)用紗布也會和結(jié)痂、分泌物等“長到一起”,造成難以換藥的情況 圖片來源:維基媒體 Saltanat ebli
這種“拉扯疼痛與保護不周”之間的矛盾,讓醫(yī)護人員和患者都苦不堪言。尤其是對于出現(xiàn)全層皮膚傷口或大面積燒傷的情況,頻繁換藥會給患者帶來巨大的痛苦,有時甚至需要使用止痛藥或局部麻醉來緩解疼痛。而這些止疼手段又可能造成惡心、呼吸困難等副作用。
一戰(zhàn)時,護士為傷員的傷口敷藥 圖片來源:維基媒體庫
即便是近幾年出現(xiàn)的一些功能性敷料,總體來看,它們大多也只采用了單一的可降解或以特定藥物輔助抗菌的設(shè)計手段,并無法在自由換藥的便利性和創(chuàng)面保護之間取得真正的平衡,而這正是該研究團隊所要解決的核心問題。
“最懂患者”的新型敷料
受大鯢的一些生理特性以及皮膚成分啟發(fā),研究團隊設(shè)計了一種溫敏不對稱納米纖維敷料。這是一種復(fù)合材料,它由三層結(jié)構(gòu)組成:最外層相當(dāng)于保護罩,由聚乳酸納米纖維制成,負(fù)責(zé)為敷料提供機械支撐,保障整體強度,同時也能隔絕潛在的外部污染物。
一條人工飼養(yǎng)的中國大鯢,也被稱為“娃娃魚” 圖片來源:新華社 李尕
內(nèi)層是明膠-大鯢纖維,用來直接接觸創(chuàng)面并進行粘附,促進傷口愈合;而在中間,還設(shè)有一層交聯(lián)層,負(fù)責(zé)將內(nèi)外層連接并保護創(chuàng)面。
新型敷料在常溫時可以與關(guān)節(jié)處保持緊密貼合 圖片來源:北科科研
那么這種材料是如何實現(xiàn)那“善解人意”的黏附與脫離的呢?它利用的其實是分子在不同溫度下活躍程度的差異!
在常溫,也就是約25攝氏度時,敷料的分子鏈比較活躍,其上的羥基和氨基可以與創(chuàng)面組織的氨基和羧基相結(jié)合,從而形成穩(wěn)固的氫鍵網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)高達26 kPa的粘附力,保障穩(wěn)固的貼合,同時促進愈合!
而當(dāng)環(huán)境溫度下降至8攝氏度以下,分子鏈的排列會變整齊,官能團的暴露減少,粘附力驟降至4 kPa,使得敷料可被輕松剝落。
這樣的設(shè)計意味著醫(yī)生和患者只需要對敷料進行短時間的低溫處理,即可實現(xiàn)無痛換藥,從而有效避免了傳統(tǒng)敷料帶來的拉扯傷害。
此外,多層結(jié)構(gòu)和聚乳酸(PLA)材料的引入,還能防止傷口滲出液浸潤纖維膜后,造成對敷料力學(xué)性能的破壞,保持整體穩(wěn)定性。該敷料由純天然材料或生物基合成材料制成,具備良好的生物相容性和可降解性,這也進一步降低了出現(xiàn)過敏反應(yīng)或其他副作用的概率。
納米纖維傷口敷料的制備過程及其溫度響應(yīng)粘附機理 圖片來源:北科科研
新敷料的“實戰(zhàn)”:小鼠實驗
為了驗證PGSGS敷料在真實傷口環(huán)境中的表現(xiàn),研究團隊采用大鼠全層皮膚缺損模型進行實驗。“參賽選手”包括空白對照組、商用敷料組以及PGSGS敷料組(分直接治療和低溫治療兩種方式)。
研究人員每隔三天記錄一次創(chuàng)面變化和換藥過程。結(jié)果顯示,在前幾天,各組之間的創(chuàng)面面積縮小速度差異并不明顯,這可能是由于用來固定敷料的橡膠圈限制了敷料與創(chuàng)口的充分貼合;但從第七天開始,應(yīng)用了低溫?fù)Q藥處理的PGSGS敷料組的優(yōu)勢開始展現(xiàn),換藥過程不造成二次損傷,新生組織得到了充分的保護,創(chuàng)面面積得以迅速縮小!
為了驗證這種神奇的新材料是否對人體細(xì)胞無毒無害,研究人員將部分組織細(xì)胞(成纖維細(xì)胞與巨噬細(xì)胞)與敷料中的納米纖維共同進行了體外培養(yǎng),結(jié)果細(xì)胞的存活率在85%以上,這一數(shù)值與常見醫(yī)用材料的表現(xiàn)水平相當(dāng),證明這種材料對生物組織具有良好的安全性,并能通過提供類似細(xì)胞外基質(zhì)的微環(huán)境,顯著促進細(xì)胞的增殖與遷移。
此外,抗菌性方面的分析與實驗也表明,PGSGS敷料在防感染方面也具有潛在優(yōu)勢。
顯微鏡下的金黃色葡萄球菌(會造成傷口感染的常見細(xì)菌之一) 圖片來源:維基媒體David Dorward
雖然距離投入實際應(yīng)用還有很長的一段路要走,但這種新型智能敷料有望成為創(chuàng)口護理領(lǐng)域一個可靠的通用化工具,它可以減少患者的痛苦、提高治愈速度,在創(chuàng)口修復(fù)的過程中嚴(yán)密守護創(chuàng)面。對于那些同時患有糖尿病或免疫力低下的外傷患者而言,采用新材料可能更有益處。
未來,研究人員還計劃進一步優(yōu)化材料的設(shè)計,以應(yīng)對大面積動態(tài)傷口、高濕度環(huán)境下的治療等極端情況。
隨著材料科學(xué)和生物工程的進一步結(jié)合,未來的創(chuàng)面護理乃至其他領(lǐng)域的治療手段,將不再僅聚焦于基礎(chǔ)的快速止血與病癥根治,而是將在減少患者痛苦,加速治愈過程、降低疤痕出現(xiàn)等方面發(fā)力,讓治療手段更智能、更可控、更便捷,也更具人文關(guān)懷的溫度。
(責(zé)任編輯:知識)
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