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糖尿病足溃疡可能需要150天才能愈合。生物医学工程团队希望将其减少到21天。
他们计划通过放大身体自然已经做的事情来缩短治疗时间：建立由一氧化氮泵出的新组织层。在糖尿病患者中，一氧化氮生成受损会降低皮肤细胞的治愈能力，疾病控制中心报告称，15%的II型糖尿病患者患有难以治愈的足部溃疡。然而，简单地泵出一氧化氮不一定更好。密歇根理工大学研究人员的长期计划是制造含一氧化氮的绷带，根据细胞条件调整化学释放。要做到这一点，他们首先要弄清楚皮肤细胞中的一氧化氮是怎么回事。在人类真皮成纤维细胞中评估糖尿病和正常条件下的一氧化氮是该团队最新论文的焦点，该论文于本周发表于“医学科学”杂志上。
来自世界卫生组织，国际糖尿病联合会的糖尿病统计数据，“新英格兰医学杂志”中的“糖尿病足溃疡及其复发”，以及“皮肤病学档案”中的“糖尿病足溃疡的先进生物疗法”揭示了该领域研究人员所面临的挑战：2012年全球有150万人死亡全世界有4.25亿人患有糖尿病15%或更多患有糖尿病足溃疡死亡的可能性是2.5倍90-150天愈合每年在美国花费1760亿美元用于治疗糖尿病
细胞介导的复杂性交响曲
Megan Frost是运动机能学和综合生理学系的临时主席，也是生物医学工程副教授和材料科学与工程的附属副教授。她在密歇根技术公司经营一家聚合物生物材料实验室，负责一氧化氮释放技术。“一氧化氮是一种强效的治疗化学物质，但它并不意味着严厉，”弗罗斯特说。“我们正在研究健康和糖尿病细胞的特征，以找到一种更加细致入微的方法来恢复伤口功能。”当伤口愈合时，三种类型的皮肤细胞会进入。巨噬细胞是第一个响应者 - 也是研究最广泛的细胞 - 在24小时内到达。接下来，成纤维细胞到达，就像身体的工程师一样。它们有助于放置细胞外基质，使下一个细胞，角质形成细胞进入并进行繁重的重建。“伤口愈合是一种复杂的细胞介导的事件交响曲，通过一系列可预测和重叠的阶段进展，”Frost和她的团队在他们的医学科学论文中写道。当该管弦乐队的任何部分失调时，整个过程都会失败。成纤维细胞在愈合过程中不像巨噬细胞那样被研究，是一种关键工具，过去的研究表明它们对糖尿病患者的延迟反应可能是缓慢愈合时间的主要因素。
一氧化氮与亚硝酸盐
这就是一氧化氮进入的地方，一种化学节拍器可以让这个过程恢复正常的节奏。但是身体的真皮管弦乐队并不是那么简单 - 正如播放节拍器声音更响亮并不一定会让音乐家的时间得到改善，用一氧化氮淹没伤口并不能治愈一切。“旧方法是添加一氧化氮，然后坐下来看它是否有效，”弗罗斯特说。“我们发现的是，申请和离开是不够的;我们必须密切关注实际需要多少氧化氮。”Frost和她的团队解决的一个大问题是如何测量一氧化氮。目前的做法是用亚硝酸盐代替亚硝酸盐 - 一种误导性的开关，弗罗斯特说，因为亚硝酸盐是一种没有时间特征的副产品。虽然稳定的亚硝酸盐更容易测量，但它本身无法像一氧化氮水平那样传递实时治愈状态。
因此，Frost的实验室为他们的手工研究建立了一氧化氮测量装置。这带来了挑战，因为这意味着采取测量更加困难，这限制了数据集的规模，但Frost与Zysense，LLC达成协议，简化建筑流程并生产商业化的一氧化氮测量设备，以改善他们的研究。
下一步
协作是工程设计过程的关键部分。为了建立具有个性化治疗能力的一氧化氮绷带，该团队计划接下来使用UP Portage Health System来收集当地患者的细胞样本。通过扩展他们的细胞样本 - 并将技术应用于现实世界的患者 - 该团队将继续扩大他们的数据库，同时加深他们对一氧化氮机制的了解。几年后，他们计划制作一个有效的绷带原型，一个不用笨重的亚硝酸盐代用品和一氧化氮转储器。相反，处理糖尿病足溃疡的患者会在隧道尽头看到一个半年或更长时间的光 - 一氧化氮释放绷带可以在不到一个月的时间内帮助治愈一种医疗保健最严重的疾病。
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