När sår uppstår vill vi att de ska läka snabbt och utan komplikationer, men ibland förhindras detta av infektioner och andra komplikationer. Kroniska sår är ett betydande hälsoproblem som drabbar tiotals miljoner amerikaner.
Professor Seokheun ”Sean” Choi vid Binghamton University Choi har några idéer om hur man kan förbättra läkningsprocessen genom att sammanföra sin senaste forskning om biologiskt nedbrytbar papperstronik och bakteriedrivna biobatterier.
I en ny artikel som publiceras i tidskriften ACS Applied Materials & Interfaces föreslår Choi och två doktorander från hans Bioelectronics and Microsystems Lab – Maryam Rezaie och Zahra Rafiee – terapeutiska förband som hämmar farliga biofilmer genom att införliva sporbildande bakterier som producerar antibakteriella medel samt kontrollerad elektrisk stimulering som drivs av biobatterier.
”Vi har mycket fördelaktiga hudbakterier som underlättar det systematiska immunförsvaret. När du har ett sår hjälper dessa hudbakterier till med läkningen”, säger Choi, som är verksam vid Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science’s Department of Electrical and Computer Engineering.
”Problemet är att den här miljön är perfekt för patogeninvasion eftersom den är näringsrik, fuktig och varm. När de börjar bilda en biofilm är det väldigt svårt att utrota patogenerna och sårläkningsprocessen kan förlängas, ibland i ett år eller längre.”
Binghamton-teamet förbättrar tidigare forskning om levande bakterieterapier på flera sätt. Bakterierna är bättre integrerade i förbanden och förblir vilande tills de aktiveras i själva såret, vilket möjliggör långtidslagring. Så länge det finns näringsämnen kommer de att producera en nästan obegränsad mängd antibakteriella ämnen.
För att ytterligare förbättra den antibakteriella effektiviteten lyckades teamet tillsätta nanopartiklar av kopparoxid och tennoxid till de sporbärande bakterierna för att generera en liten mängd energi. När den elektriska strömmen kanaliseras in i sårområdet verkar den bryta ner de infekterande mikrobernas cellintegritet och stimulera läkningen.
Forskarna testade sitt pappersbaserade förband på simulerad mänsklig hud och grishud med lovande resultat, men det krävs mer forskning innan processen är redo för användning på människor.
”Det fina med att använda papper är att det är en engångsprodukt, så man behöver inte oroa sig för en andra infektion efter att man använt det, men det krävs mer arbete i framtiden”, säger Choi. ”Vi förstår inte riktigt hur den här elektriska stimuleringen läker sårinfektioner. En gissning är att bakteriecellernas membran skadades, men vilken typ av elektrisk stimulering eller hur länge eller hur ofta den ska ges för att vara effektiv är något vi måste studera vidare.”
För mer information: Maryam Rezaie et al, Unlocking Wearable Microbial Fuel Cells for Advanced Wound Infection Treatment, ACS Applied Materials & Interfaces (2024). DOI: 10.1021/acsami.4c06303
