Xudon Wang, professeur de science et d'ingénierie des matériaux, place un nouveau pansement autour du poignet de l'étudiant diplômé Yin Long. L'appareil stimule la guérison en utilisant l'électricité générée par les mouvements naturels du corps. Crédit :UW-Madison photo par Sam Million-Weaver
Un nouveau, un pansement à faible coût développé par les ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison pourrait accélérer considérablement la cicatrisation d'une manière surprenante.
Le procédé exploite l'énergie générée par les mouvements corporels d'un patient pour appliquer de douces impulsions électriques sur le site d'une blessure.
Dans les tests sur les rongeurs, les pansements ont réduit les temps de cicatrisation à seulement trois jours par rapport à près de deux semaines pour le processus de cicatrisation normal.
« Nous avons été surpris de voir un taux de récupération aussi rapide, " dit Xudong Wang, professeur de science et d'ingénierie des matériaux à l'UW-Madison. « Nous soupçonnions que les appareils produiraient un certain effet, mais l'ampleur était bien plus importante que ce à quoi nous nous attendions."
Wang et ses collaborateurs ont décrit leur méthode de pansement aujourd'hui (29 novembre 2018) dans la revue ACS Nano .
Les chercheurs savent depuis plusieurs décennies que l'électricité peut être bénéfique pour la cicatrisation de la peau, mais la plupart des unités d'électrothérapie utilisées aujourd'hui nécessitent un équipement électrique encombrant et un câblage compliqué pour fournir de puissantes secousses électriques.
« Les plaies aiguës et chroniques représentent un fardeau important dans les soins de santé dans le monde entier, " dit la collaboratrice Angela Gibson, professeur de chirurgie à l'UW-Madison et chirurgien spécialiste des brûlures et directeur des services de cicatrisation des plaies à l'UW Health. « L'utilisation de la stimulation électrique dans la cicatrisation des plaies est rare. »
Contrairement aux méthodes existantes, le nouveau pansement est beaucoup plus simple.
"Notre appareil est aussi pratique qu'un pansement que vous mettez sur votre peau, " dit Wang.
Les nouveaux pansements se composent de petites électrodes pour le site de la blessure qui sont liées à une bande contenant des unités de récupération d'énergie appelées nanogénérateurs, qui sont enroulés autour du torse du porteur. L'expansion et la contraction naturelles de la cage thoracique du porteur pendant la respiration alimentent les nanogénérateurs, qui délivrent des impulsions électriques de faible intensité.
"La nature de ces impulsions électriques est similaire à la façon dont le corps génère un champ électrique interne, " dit Wang.
Un nouvel appareil alimenté par l'énergie récoltée à partir des mouvements naturels du corps accélère la cicatrisation des plaies en délivrant de douces impulsions électriques sur le site de la blessure. Crédit :Sam Million-Weaver
Et, ces impulsions de faible puissance n'endommageront pas les tissus sains comme les traditionnels, les appareils d'électrothérapie à haute puissance pourraient.
En réalité, les chercheurs ont montré que l'exposition des cellules à des impulsions électriques à haute énergie les poussait à produire près de cinq fois plus d'espèces réactives de l'oxygène - des facteurs de risque majeurs de cancer et de vieillissement cellulaire - que les cellules exposées aux nanogénérateurs.
Également une aubaine pour la guérison :ils ont déterminé que les impulsions de faible puissance augmentaient la viabilité d'un type de cellule de la peau appelée fibroblastes, et l'exposition aux impulsions du nanogénérateur a encouragé les fibroblastes à s'aligner (une étape cruciale dans la cicatrisation des plaies) et à produire davantage de substances biochimiques qui favorisent la croissance des tissus.
"Ces découvertes sont très excitantes, " dit le collaborateur Weibo Cai, professeur de radiologie à l'UW-Madison. "Les mécanismes détaillés devront encore être élucidés dans des travaux futurs."
Dans cette veine, les chercheurs visent à découvrir précisément comment les impulsions douces aident à la guérison. Les scientifiques prévoient également de tester les appareils sur de la peau de porc, qui imite étroitement le tissu humain.
Et, ils s'efforcent de donner aux nanogénérateurs des capacités supplémentaires, en ajustant leur structure pour permettre la récupération d'énergie à partir de petites secousses imperceptibles de la peau ou du pouls palpitant d'un battement de cœur.
"Les résultats impressionnants de cette étude représentent une nouvelle approche passionnante de la stimulation électrique pour de nombreux types de plaies différents, vu la simplicité de la conception, " dit Gibson, qui collaborera avec l'équipe pour confirmer la reproductibilité de ces résultats dans des modèles de peau humaine.
Si l'équipe réussit, les appareils pourraient aider à résoudre un défi majeur pour la médecine moderne.
"Nous pensons que notre nanogénérateur pourrait être l'approche de stimulation électrique la plus efficace à de nombreuses fins thérapeutiques, " dit Wang.
Et parce que les nanogénérateurs sont constitués de matériaux relativement communs, le prix ne sera pas un problème.
"Je ne pense pas que le coût sera beaucoup plus élevé qu'un pansement ordinaire, " dit Wang. " L'appareil en lui-même est très simple et pratique à fabriquer. "
