Хирургический шов с внутренним электрическим зарядом ускоряет заживление ран 

Китайские исследователи разработали материал для хирургических швов, который самостоятельно генерирует электрический ток в ответ на движения, способствуя заживлению раны, после чего полностью рассасывается.  В научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications, ученые описывают инновационную разработку, протестированную как в лабораторных условиях, так и на живых крысах. Трибоэлектрические швы ускоряют процесс заживления, при этом подавляя развитие инфекции.  

Предыдущие исследования показали, что воздействие электричества на раны может ускорить заживление — оно привлекает фибробласты, которые играют важную роль в процессе. Но для наложения таких швов требуется внешний источник питания или громоздкая батарея. 

Хунчжи Ван из Университета Дунхуа с коллегами решили совместить преимущества рассасывающихся швов и электростимуляции без нужды во внешнем источнике тока. Швы были изготовлены с использованием биоразлагаемых полимеров и магния, которые со временем могут безопасно усваиваться организмом. Когда мышцы и другие ткани вокруг места хирургического вмешательства перемещаются, средний слой швов соприкасается с внешним слоем, передавая электроны. Возникающий в результате этого электрический ток проходит через остальную часть шва, стимулируя ткани, которые были сшиты вместе.

Общий диаметр шовного материала составил 354 ± 12 микрометра, прочность на растяжение — 250 мегапаскалей, удлинение на разрыв после тысячекратного сгибания — 9,8 %, что отвечает хирургическим требованиям. Все материалы, из которых он состоит, постепенно рассасываются в живых тканях, их биосовместимость подтвердили культивированием с мышиными фибробластами.

В ходе лабораторных экспериментов было обнаружено, что шовные нити способны генерировать напряжение 2,3 В при нормальной активности. Было обнаружено, что при использовании с живой тканью швы ускоряют заживление на 50% по сравнению с неэлектрифицированными нитями. Они также приводят к снижению уровня бактерий, даже когда не используются стандартные дезинфицирующие средства.

В ходе опытов на крысах грызунам наносили кровоточащие разрезы мышц, после чего сшивали их экспериментальным швом, обычным рассасывающимся швом или не сшивали. Стимуляция раны электричеством в 2-3 раза ускорила миграцию стволовых клеток в поврежденные регионы мышц и кожи грызунов, в результате чего глубокий порез на одной из их задних ног зажил на 59% быстрее, чем у крыс из контрольной группы.

Состояние тканей раны на 10 день показало, что в основной группе заживление происходит быстрее и с меньшим образованием рубцовой ткани, чем при использовании обычных швов, а при отсутствии швов наблюдались выраженные признаки инфекции. Ученые планируют протестировать швы на более крупных животных, прежде чем перейти к испытаниям на людях.

Марина КЫН