国内外合作开发新型凝胶可以将糖尿病伤口愈合速度提高3倍

新加坡国立大学的研究人员开发了一种磁性伤口愈合凝胶，可以加速糖尿病伤口的愈合，减少截肢。这种凝胶与外部磁性装置相结合，刺激皮肤细胞，在实验室测试中证明，糖尿病伤口的愈合速度比传统方法快三倍，并显示出治疗其他复杂伤口的潜力，包括烧伤。

　　

一种首创的细胞疗法促进伤口愈合，改善整体伤口健康，降低复发风险。

糖尿病患者的伤口自然愈合过程经常受损，导致持续的伤口，有时会导致严重的感染，甚至截肢。

为了应对这一全球医疗保健挑战，新加坡国立大学(NUS)的一组科学家开发了一种开创性的磁性凝胶，旨在加速糖尿病患者伤口的愈合。这种新颖的方法不仅承诺更快的恢复，而且旨在减少伤口复发和随后截肢的可能性。每次治疗都需要使用预先装载有用于愈合的皮肤细胞和磁性颗粒的水凝胶的绷带。为了最大限度地提高治疗效果，使用无线外部磁性设备来激活皮肤细胞并加速伤口愈合过程。磁刺激的理想持续时间大约是一到两个小时。

实验室测试表明，结合磁刺激的治疗方法比目前的传统方法治愈糖尿病伤口的速度快三倍。此外，虽然这项研究主要集中在治疗糖尿病足溃疡上，但这项技术有可能治疗各种复杂的伤口，比如烧伤。

“传统敷料对伤口愈合没有积极作用，”助理教授Andy Tay说，他领导的研究小组由来自新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系以及新加坡国立大学健康创新与技术研究所的研究人员组成。“它们只能防止伤口恶化，患者需要每两三天更换一次敷料。”这对我们的医疗系统来说是一笔巨大的成本，也给病人带来了不便。”

相比之下，新加坡国立大学独特的发明采用了一种全面的“一体化”方法来伤口愈合，在几个方面加速了这一过程。

“我们的技术解决了与糖尿病伤口相关的多个关键因素，同时控制伤口区域葡萄糖水平升高，激活伤口附近的休眠皮肤细胞，恢复受损的血管，修复伤口内被破坏的血管网络，”助理教授Tay解释说。

新加坡国立大学的研究小组在最近发表在科学杂志《Advanced Materials》上的一篇论文中描述了他们的创新。这项研究是与来自科学技术研究局、南洋理工大学、中山大学和武汉理工大学的科学家合作进行的。

慢性糖尿病伤口:一个主要的医疗挑战

目前，全球有超过5亿人患有糖尿病，预计这一数字将大幅上升。因此，慢性糖尿病性伤口，如足部溃疡(最常见和最难治疗的伤口之一)已成为一项重大的全球卫生保健挑战。

这些伤口的传统治疗方法往往不能令人满意，导致反复出现和持续的健康问题，并在许多情况下导致截肢。

每年，全世界约有910万至2610万例糖尿病足溃疡病例，约15%至25%的糖尿病患者将在其一生中患上糖尿病足溃疡。新加坡是全球因糖尿病导致下肢截肢率最高的国家之一，平均每天约有4例。

温和的“锻炼”皮肤细胞

皮肤细胞在日常活动中不断受到机械力的影响。然而，通常建议伤口患者不要进行剧烈的活动，比如散步，这可能会杀死剩余的对愈合至关重要的细胞。

“我们的团队所取得的成就是通过施加温和的机械刺激来确定最佳位置，”助理教授Tay说。“结果是，剩下的皮肤细胞开始‘工作’来愈合伤口，但还没有达到杀死伤口的程度。”

这种特殊设计的伤口愈合凝胶含有两种经fda批准的皮肤细胞——角质形成细胞(对皮肤修复至关重要)和成纤维细胞(形成结缔组织)——以及微小的磁性颗粒。当与外部装置产生的动态磁场结合时，凝胶的机械刺激会促使真皮成纤维细胞变得更加活跃。

实验室测试表明，磁性伤口愈合凝胶增加了成纤维细胞的活性，使细胞的生长速度提高了约240%，胶原蛋白的产量增加了一倍多——胶原蛋白是伤口愈合的关键蛋白质。它还能改善与角质形成细胞的交流，促进新血管的形成。

“我们采用的方法不仅可以加速伤口愈合，还可以促进伤口的整体健康，减少复发的机会，”助理教授Tay补充道。

新加坡国立大学团队从2021年到2023年一直致力于该项目，以证明这种新方法的可行性。这项创新已经申请了专利。

可能改变伤口管理的游戏规则

虽然磁性伤口愈合凝胶在改善糖尿病伤口愈合方面显示出巨大的希望，但它也可以彻底改变其他复杂伤口类型的治疗。该研究论文的第一作者之一、新加坡国立大学设计与工程学院生物医学工程系研究员Shou Yufeng博士说:“磁响应水凝胶与无线磁诱导的动态机械刺激相结合，解决了伤口愈合的基本挑战，例如创造有利的微环境和促进组织再生。这些原理和我们技术的适应性，以及它对患者的一般易用性，意味着它可以用于改善糖尿病以外的各种情况下的伤口愈合，包括烧伤和慢性非糖尿病性溃疡。”

研究人员正在进行更多的测试，以进一步改进磁性伤口愈合凝胶，以提高其有效性。他们还与一家临床合作伙伴合作，用糖尿病人体组织测试凝胶的有效性。

助理教授Tay说:“这是主动伤口护理的重要一步。我们的目标是提供一种有效、方便的伤口愈合解决方案，为全球数百万人改善治疗效果。”

“伤口愈合，特别是糖尿病足溃疡领域，一直是一个具有挑战性的领域。“糖尿病足患者不像正常患者那样愈合得好，而且他们的愈合过程往往很长，”圣康总医院骨科顾问医师Wong Keng Lin助理教授说。

Wong助理教授没有参与这项研究，他补充说:“伤口愈合技术的进步将缩短患者的治疗时间，使他们能够尽快恢复生活，从而提高生产力和生活质量。”

参考文献:“Mechano-Activated Cell Therapy for Accelerated Diabetic Wound Healing” by Yufeng Shou, Zhicheng Le, Hong Sheng Cheng, Qimin Liu, Yi Zhen Ng, David Laurence Becker, Xianlei Li, Ling Liu, Chencheng Xue, Natalie Jia Ying Yeo, Runcheng Tan, Jessalyn Low, Arun R.K. Kumar, Kenny Zhuoran Wu, Hua Li, Christine Cheung, Chwee Teck Lim, Nguan Soon Tan, Yongming Chen, Zhijia Liu and Andy Tay, 08 September 2023