首创的细胞疗法促进伤口愈合，改善整体伤口健康，降低复发风险。

▲戴嘉平助理教授(中)拿着预先置入磁凝胶的敷料，这种敷料有望加速糖尿病伤口的愈合，而寿宇峰博士(右)拿着磁刺激装置。乐志成博士(左)拿着液态的磁性凝胶样品。

糖尿病患者，其自然伤口愈合能力受损，往往形成慢性创伤，愈合缓慢。这种不愈合的伤口可能导致严重感染，导致截肢等痛苦的后果。为了应对这一全球医疗保健挑战，新加坡国立大学的一组研究人员设计了一种新型磁性伤口愈合凝胶(magnetic wound-healing gel)，有望加速糖尿病伤口的愈合，降低复发率，从而降低截肢的发生率。

每次治疗需要预先贴上置有水凝胶的绷带，其中含有促进伤口愈合的皮肤细胞和磁性颗粒。为了最大限度地提高治疗效果，需要使用一个无线磁性设备来激活皮肤细胞并加速伤口愈合过程。磁刺激的理想持续时间大约是一到两个小时。

实验室测试表明，结合磁刺激的治疗方法比目前的传统方法治愈糖尿病伤口的速度快三倍。此外，虽然这项研究的重点是治疗糖尿病足溃疡，但这项技术在治疗烧伤等各种复杂伤口方面具有潜力。

“传统敷料对伤口愈合没有积极作用，”戴嘉平(Andy Tay)助理教授说，他领导的研究小组由来自新国大设计与工程学院生物医学工程系以及新国大医疗健康创新与科技研究院的研究人员组成。“传统敷料只能防止伤口恶化，患者需要每两三天更换一次敷料。这对我们的医疗系统来说是一笔巨大的成本，也给病人带来了不便。” 

相比之下，新国大独特的发明采用了一种全面的“一体化”方法来愈合伤口，从几个方面加速了愈合过程。

“我们的技术解决了与糖尿病伤口相关的多个关键因素，同时控制伤口区域葡萄糖水平升高，激活伤口附近的休眠皮肤细胞，恢复受损的血管，修复伤口内被破坏的血管网络。”戴嘉平助理教授解释说。

新国大的研究小组在2023年9月8日发表在科学杂志《先进材料》上的一篇论文中描述了这一创新。这项研究是与来自新加坡科技研究局、新加坡南洋理工大学、中山大学和武汉理工大学的科学家合作进行的。

▲新型磁性水凝胶(由戴嘉平助理教授持握)包含用于愈合的皮肤细胞和磁性颗粒，采用全面的“一体化”方法来愈合伤口，从几个方面加速了愈合过程。

慢性糖尿病伤口：一个医疗大挑战

目前，全球有超过5亿人患有糖尿病，预计这一数字将大幅上升。因此，慢性糖尿病伤口，如足溃疡（最常见和最难治疗的伤口之一）已成为一项重大的全球卫生保健挑战。

这类伤口的传统治疗方法往往不能令人满意，导致反复和持续的健康问题，并在许多情况下导致截肢。

每年，全世界约有910万至2610万例糖尿病足溃疡病例，约15%至25%的糖尿病患者将在其一生中患上糖尿病足溃疡。新加坡是全球因糖尿病导致下肢截肢率最高的国家之一，平均每天约有4例。

皮肤细胞的温和“锻炼”

皮肤细胞在日常活动中不断受到机械力的影响。然而，通常建议伤口患者不要进行剧烈的活动，比如散步，因为这可能会杀死对愈合至关重要的剩余细胞。

“我们的团队所取得的成就是通过施加温和的机械刺激来确定最佳位置，”戴嘉平助理教授说。“结果是，剩余的皮肤细胞开始‘锻炼’来愈合伤口，但还没有达到杀死伤口的程度。”

这种特殊设计的伤口愈合凝胶含有两种经美国食品药品监督管理局(FDA)批准的皮肤细胞——角质形成细胞（对皮肤修复至关重要）和成纤维细胞（形成结缔组织）——以及微小的磁性颗粒。当与外部装置产生的动态磁场结合时，凝胶的机械刺激会促使真皮成纤维细胞变得更加活跃。

实验室测试表明，磁性伤口愈合凝胶增加了成纤维细胞的活性，使细胞的生长速度提高了约240%，胶原蛋白的产量增加了一倍多，胶原蛋白是伤口愈合的关键蛋白质。它还能改善与角质形成细胞的交流，促进新血管的形成。

“我们采用的方法不仅可以加速伤口愈合，还可以促进伤口的整体健康，减少复发的可能性。”戴嘉平助理教授补充道。

新国大团队从2021年到2023年一直致力于该项目，以证明这种新方法的可行性。这项创新已经申请了专利。

▲将预先置入磁性水凝胶的绷带放置在伤口上，并使用外部装置加速伤口愈合过程。

可能改变伤口管理的传统规则

磁性伤口愈合凝胶不仅在改善糖尿病伤口愈合方面显示出巨大的希望，而且也可能彻底改变其他复杂伤口类型的治疗。

该研究论文的第一作者之一、新国大设计与工程学院生物医学工程系研究员寿宇峰博士(Shou Yufeng)说：“磁响应水凝胶与无线磁诱导的动态机械刺激相结合，解决了伤口愈合的基本挑战，例如创造有利的微环境和促进组织再生。”

“这些原理和我们技术的适应性，以及它对患者的一般易用性，意味着它可以用于改善糖尿病以外的各种情况下的伤口愈合，包括烧伤和慢性非糖尿病性溃疡。”

研究人员正在进行更多的测试，以进一步改进磁性伤口愈合凝胶，以提高其有效性。他们还与一家临床合作伙伴合作，用糖尿病人体组织测试凝胶的有效性。

“这是主动伤口护理的重要一步，”戴嘉平助理教授说。“我们的目标是提供一种有效、方便的伤口愈合方案，为全球数百万人改善治疗效果。”

“伤口愈合，特别是糖尿病足溃疡伤口，一直是一个具有挑战性的领域。糖尿病足患者的愈合不如正常患者，而且愈合过程往往很久。”盛港综合医院骨科顾问医生王庭霖助理教授说。

王庭霖助理教授没有参与这项研究，他补充说：“伤口愈合技术的进步将缩短患者的治疗时间，使他们能够尽快恢复生活，从而提高生产力和生活质量。”


（来源：NUS新加坡国立大学微信公众号）