Когда случаются раны, мы хотим, чтобы они зажили быстро и без осложнений, но иногда инфекции и другие осложнения мешают этому. Хронические раны являются серьезной проблемой для здоровья, которая затрагивает десятки миллионов американцев.

Профессор Бингемтонского университета Сокхын «Шон» Чой высказал несколько идей о том, как улучшить процесс заживления, объединив свои недавние исследования в области биоразлагаемой бумажной электроники и биобатарей на бактериальном топливе.

В новой статье , опубликованной в журнале ACS Applied Materials & Interfaces , Чой и двое аспирантов из его Лаборатории биоэлектроники и микросистем — Марьям Резаи и Захра Рафии — предлагают терапевтические повязки, которые подавляют образование опасных биопленок за счет включения в их состав спорообразующих бактерий, вырабатывающих антибактериальные вещества , а также контролируемой электрической стимуляции , работающей от биобатарей.

«У нас есть очень полезные кожные бактерии, которые способствуют систематической иммунной защите. Когда у вас есть рана, эти кожные бактерии помогают ее заживлению», — сказал Чой, преподаватель кафедры электротехники и вычислительной техники колледжа инженерии и прикладных наук Томаса Дж. Уотсона.

«Проблема в том, что эта среда идеально подходит для проникновения патогенов, поскольку она богата питательными веществами, влажна и тепла. Когда они начинают образовывать биопленку, эти патогены очень трудно искоренить, а процесс заживления ран может затянуться, иногда на год или дольше».

Команда из Бингемтона улучшает предыдущие исследования живых бактериальных терапевтических средств несколькими способами. Бактерии лучше интегрируются в повязки и остаются в состоянии покоя, пока не активируются на самой ране, что позволяет осуществлять долгосрочное хранение. Пока есть питательные вещества, они будут производить практически неограниченное количество антибактериальных агентов.

Чтобы еще больше повысить антибактериальную эффективность, команда успешно добавила наночастицы оксида меди и оксида олова к бактериям, переносящим споры, чтобы генерировать крошечное количество энергии. При направлении в область раны электрический ток, по-видимому, разрушает целостность клеток инфицирующих микробов и стимулирует заживление.

Исследователи протестировали свою бумажную повязку на имитации человеческой кожи и свиной кожи и получили многообещающие результаты, но необходимы дополнительные исследования, прежде чем процесс будет готов к использованию на людях.

«Прелесть использования бумаги в том, что она одноразовая, поэтому вам не нужно беспокоиться о второй инфекции после ее использования, но необходима будущая работа», — сказал Чой. «Мы не совсем понимаем, как эта электрическая стимуляция лечит раневые инфекции. Одно предположение заключается в том, что были повреждены мембраны бактериальных клеток, но тип электрической стимуляции или ее длительность или частота, чтобы она была эффективной, — это то, что нам нужно изучить подробнее».