Development of an intelligent vibrational dressing to promote healing of diabetic foot ulcers

开发智能振动敷料促进糖尿病足溃疡愈合

基本信息

批准号：
21J12334
负责人：
幅大二郎
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

糖尿病足潰瘍は足切断や生命予後に大きく影響する。糖尿病足潰瘍の治療では、基礎疾患である高血糖と高血糖由来の血流障害の改善が重要である。そこで、創部局所の糖代謝の改善を促すことで高血糖状態に起因する創傷治癒遅延を是正できると考え、創部への振動刺激によって局所糖代謝を改善させ創傷治癒を促進させるという、今までにない新しい方法に着想した。本研究では、振動により局所糖代謝と血流を自律的に促進させるインテリジェントドレッシング材の開発に挑む。2年目では3T3-L1脂肪細胞でAMPK活性由来糖取り込み促進効果のある50Hz、40分/日、5日間の振動条件を用いて300-1500mVppに振動強度を振り分け動物実験を行い、高血糖ラットモデル皮膚全層欠損創に局所低周波振動刺激を実施した。その結果、300-1000mVppにおいて創作製5－7日後に有意に相対創面積が有意に減少し、創部局所の糖代謝促進と炎症の改善、血管拡張と血管新生が観察され、局所低周波振動刺激による創傷治癒促進効果を明らかにした。そしてこの結果にもとづき、ウェアラブルバイブレーションドレッシングを工学系研究者と協働して作製し、非麻酔下、非拘束での局所低周波振動刺激における創傷治癒促進効果を検証した。その結果高血糖ラット皮膚全層欠損創において、糖代謝と炎症の改善にともなう血管拡張と新生によって、振動後だけでなく振動前の時点から経時的に創部全血液量の増加し、創傷治癒が促進することが明らかになった。したがって日々の継続的な低周波振動刺激が糖代謝改善と血流促進には欠かせないことが示され、ドレッシングタイプのセルフケアデバイスが有効であることを示唆した。本研究は次世代ケアの実現に向けた非拘束、非侵襲的かつ自律的に糖尿病足潰瘍の創傷治癒を促進し、在宅患者の自立した生活を支援するという新しいセルフケアセルフケアデバイス開発に大いに貢献する。

糖尿病足溃疡极大地影响足截肢和生活预后。在糖尿病足溃疡的治疗中，重要的是改善基础疾病——高血糖，以及高血糖引起的血流障碍。因此，我们认为，高血糖引起的伤口愈合延迟可以通过促进伤口部位局部葡萄糖代谢的改善来纠正，并且我们之前提出对伤口区域进行振动刺激可以改善局部葡萄糖代谢，促进伤口愈合。我想出了一个新方法。在这项研究中，我们的目标是开发一种智能敷料材料，通过振动自主促进局部葡萄糖代谢和血液流动。第二年，我们进行了一项动物实验，使用50 Hz、40分钟/天、5天的振动条件，该振动条件具有促进3T3-L1脂肪细胞中AMPK活性衍生的糖摄取的作用，并将振动强度分布在对模型皮肤全层缺损伤口进行 300 和 1500 mVpp 的局部低频振动刺激。结果，在300-1000mVpp下，5-7天后相对伤口面积明显减少，观察到促进糖代谢和改善局部伤口区域的炎症、血管舒张和血管生成，局部低频振动刺激揭示了促进伤口愈合的作用。基于这些结果，我们与工程研究人员合作创建了一种可穿戴振动敷料，并验证了在无麻醉或约束的情况下局部低频振动刺激的促进伤口愈合的效果。结果，在高血糖大鼠的全层皮肤缺损伤口中，由于与葡萄糖代谢改善相关的血管扩张和新形成，伤口中的总血容量随着时间的推移而增加，不仅在振动之后而且在振动之前。炎症，已发现促进伤口愈合。因此，结果表明，每天持续的低频振动刺激对于改善糖代谢和促进血液流动至关重要，这表明敷料式自我护理装置是有效的。这项研究将极大地促进新型自我护理设备的开发，该设备能够非限制性、非侵入性、自主地促进糖尿病足溃疡伤口愈合，并支持患者在家中独立生活，从而实现下一代护理。。