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。

糖尿病足溃疡对足部截肢和生活预后有重大影响。在治疗糖尿病足溃疡中，重要的是改善高血糖症和血液流动障碍的潜在疾病。因此，我们认为，通过促进当地葡萄糖代谢的改善，我们可以纠正高血糖引起的伤口愈合的延迟，我们提出了一种从未见过的新方法，在这种方法中，伤口的振动刺激可以改善局部葡萄糖代谢，并促进伤口愈合。在这项研究中，我们将尝试开发智能的敷料材料，以自主促进局部糖代谢和血液流通过振动。在第二年，使用振荡条件进行动物实验，使用30hz，40分钟/天5天，使用3T3-L1脂肪细胞进行，并在高血糖大鼠大鼠模型中对全层缺陷进行局部低频振动刺激。结果，在300-1000 MVPP创建后5-7天，相对伤口区域显着降低，局部葡萄糖代谢和炎症的改善，以及血管舒张和血管生成，揭示了局部低频振动刺激的效果，以促进伤口愈合。基于这些结果，与工程研究人员合作生产了可穿戴的振动敷料，以验证在非障碍和非控制下促进局部低频振动刺激的伤口愈合的效果。结果，据表明，在高血糖富含大鼠的大鼠全厚度缺陷，血管舒张和新生成的情况下，改善了葡萄糖代谢和炎症，不仅会在振动后，而且在振动前，促进伤口愈合。因此，已经表明，每天连续的低频振动刺激对于改善葡萄糖代谢和促进血流至关重要，这表明穿衣型自我护理设备有效。这项研究极大地有助于开发新的自我护理设备，这些设备在非限制性，无创和自主的方式中促进糖尿病足溃疡的伤口愈合，以实现下一代护理，并支持家庭内患者的独立生活。