DARPA傷兵智能繃帶,檢測細菌並提供治療措施!

美國國防部下屬研究部門DARPA舉行新聞發佈會,表示旗下的BETR組織再生生物電子項目,將會專門資助新的治療方案和設備,當中包括研發為傷兵研發智能繃帶。BETR項目經理Paul Sheehan表示,理想的治療方法是感知、處理和響應傷口狀態的這些變化,並進行干預,以糾正和加快恢復,預期智能繃帶為傷口帶來必要的細胞類型,以加速癒合。 

至於BETR是個為期四年的研發項目,其稱望刺激在這個領域的創新,以創建一個閉環、自適應系統,從而提高美軍在戰場上治療的成果。透過使用智能繃帶和其他能夠預測病人需求的裝置,自動化幫助傷者賽時作出反應的治療系統,使在不可預測的條件下,醫療效果盡量做到最好,減低士兵傷亡!


美軍研發「科技繃帶」可加速傷口癒合

「科技繃帶Cyber-Bandage」可以監測傷口是否正常癒合,以進行相應的傷口護理,並透過微電流刺激加速癒合

「當正常傷口癒合時,會有很多生物活性」在克利夫蘭退伍軍人管理局高級平台技術中心工作的 Kath Bogie 博士解釋道,她也是這種繃帶的主要開發者之一。"細胞開始增殖,傷口開始癒合並閉合。慢性傷口被卡住,無法繼續癒合,電刺激提供能量促進慢性傷口癒合。"


慢性傷口也充滿細菌,可能會在傷口上形成一層薄膜,從而延緩癒合。Bogie 表示,初步數據表明,使用電刺激可以破壞生物膜,最大限度地減少感染,並促進新血管的生長。


除了電子刺激之外,繃帶還可以監測傷口的溫度和傷口的電阻。這很重要,因為如果溫度太低,傷口就無法正常癒合。如果太熱,可能是感染的跡象。電阻測量傷口的濕度。如果傷口保持溫暖、濕潤和無菌,傷口會癒合得更好。


微電流如何加快傷口修復速度?

雖然人體可以自行修復,但如果傷口很大,或傷患本身的自體免疫系統不夠強,就能透過導電材料、等多種發電方式與生物材料、醫材的結合,幫助傷患減少痛苦,同時更快讓傷口癒合。

在電流的介入之下,可以擾亂細菌之間運用離子間的吸引力、靜電作用力、凡德瓦力等,這些和電息息相關的作用力進行訊息傳遞,讓細菌無法彼此聯絡,溝通不良就無法團結,在一盤散沙的狀況下,也就無法形成結構緊密的生物膜(也稱「菌膜」)在人體皮膚上紮營,進而達到抑菌、供氧和降低水腫的效果,讓傷口發炎的情勢變得不那麼危急之後,再進一步呼叫細胞促進血管與細胞的自行增生,同時讓膠原蛋白重建。

若採用可導電的藥物敷料,還能使藥物透過離子帶動,進入深層的患部,縮短傷口修復的時間,減少傷者的疼痛與不適。


微電流在應用在醫學上的真實案例

2016年的時候,美國太空總署NASA宣布研發加速傷口癒合的發電醫材,以應用在軍事與太空領域上。他們使用電性優良、耐用、輕盈、易塑型且不易滋生細菌的PVDF壓電薄膜,利用其受到壓力時會發電的特性,打造成全新醫材,未來這技術也可望流通到市面。

除此之外,美國一家公司利用正電負電的原理,開發出電流人工皮貼布,在貼布內平均分布帶有正電及負電的迷你金屬片,使得貼布能自行產生電場,並將傷口分為實驗組與對照組,讓對照組的傷口採用一般普通的醫療照護流程、實驗組則貼上電流人工皮貼布,一週後進行傷口癒合程度的對比,發現實驗組的癒合狀況明顯優於對照組。

美國有公司研發微電池修復傷口技術,左邊經過標準照護流程的傷口復原程度不及右邊採取微電流技術的復原程度。(圖片來源:vomaris


有傷口時,我要選擇紗布,還是現代敷料,覆蓋傷口呢? 

什麼是現代敷料?

越來越多的研究顛覆了過去人們對傷口癒合的觀念,過去人們認為傷口應該保持乾燥,然而研究發現傷口保持適當的濕潤,但又不能過度潮濕,才能促進傷口床健康組織的生長,對傷口癒合效果更好。隨著生醫科技的進步,許多的現代敷料因應而生,其特殊的材質與成分,就是為了調節傷口的乾溼平衡,這就是所謂的現代敷料。