10 (Nanowerk-Neuigkeiten) Winzige Verbände, die als Reaktion auf Bewegung Strom erzeugen, könnten die Wundheilung und Geweberegeneration beschleunigen. Wissenschaftler in Taiwan untersuchten in der Zeitschrift die neuesten Fortschritte und möglichen Anwendungen der Wundheilungstechnologie Wissenschaft und Technologie fortgeschrittener Materialien („Selbstunterstützte Wundheilung mittels piezoelektrischer und triboelektrischer Nanogeneratoren“). Der natürliche Wundheilungsprozess beinhaltet komplexe Wechselwirkungen zwischen Ionen, Zellen, Blutgefäßen, Genen und dem Immunsystem; wobei jeder Spieler durch eine Abfolge molekularer Ereignisse ausgelöst wird. Ein wesentlicher Bestandteil dieses Prozesses ist die Erzeugung eines schwachen elektrischen Feldes durch das beschädigte Epithel – die Zellschicht, die das Gewebe bedeckt. Das elektrische Feld entsteht durch einen Ionengradienten im Wundbett, der eine wichtige Rolle bei der Steuerung der Zellmigration und der Förderung der Blutgefäßbildung in der Region spielt. Wissenschaftler entdeckten Mitte bis Ende des 1900. Jahrhunderts, dass die Stimulation von Gewebe mit einem elektrischen Feld die Wundheilung verbessern könnte. Die aktuelle Forschung auf diesem Gebiet konzentriert sich nun auf die Entwicklung kleiner, tragbarer und kostengünstiger Pflaster, die nicht durch externe elektrische Geräte behindert werden. Dies hat zur Forschung an piezoelektrischen Materialien geführt, darunter natürliche Materialien wie Kristalle, Seide, Holz, Knochen, Haare und Gummi sowie synthetische Materialien wie Quarz, Keramik und Polymere. Diese Materialien erzeugen bei mechanischer Belastung einen elektrischen Strom. Besonders vielversprechend sind Nanogeneratoren aus synthetischen Materialien. Einige Forschungsteams erforschen beispielsweise den Einsatz von selbstangetriebenen piezoelektrischen Nanogeneratoren, die aus Zinkoxid-Nanostäben auf einer Polydimethylsiloxan-Matrix hergestellt werden, um die Wundheilung zu beschleunigen. Zinkoxid hat den Vorteil, dass es piezoelektrisch und biokompatibel ist. Andere Wissenschaftler verwenden Gerüste aus Polyurethan und Polyvinylidenfluorid (PVDF) aufgrund ihrer hohen Piezoelektrizität, chemischen Stabilität, einfachen Herstellung und Biokompatibilität. Diese und andere piezoelektrische Nanogeneratoren haben in Labor- und Tierstudien vielversprechende Ergebnisse gezeigt. Ein anderer Gerätetyp, ein sogenannter triboelektrischer Nanogenerator (TENG), erzeugt einen elektrischen Strom, wenn zwei Grenzflächenmaterialien miteinander in Kontakt kommen und sich wieder lösen. Wissenschaftler haben mit TENGs experimentiert, die aus Atembewegungen Strom erzeugen, um beispielsweise die Wundheilung bei Ratten zu beschleunigen. Sie haben außerdem TENG-Pflaster mit Antibiotika beladen, um die Wundheilung zu erleichtern und auch lokale Infektionen zu behandeln. „Piezoelektrische und triboelektrische Nanogeneratoren sind aufgrund ihres geringen Gewichts, ihrer Flexibilität, Elastizität und Biokompatibilität hervorragende Kandidaten für die selbstunterstützte Wundheilung“, sagt der Bioingenieur Zong-Hong Lin von der National Tsing Hua University in Taiwan. „Aber es gibt noch einige Engpässe bei ihrer klinischen Anwendung.“ Beispielsweise müssen sie noch angepasst werden, damit sie der Größe entsprechen, da die Wundmaße stark variieren. Sie müssen außerdem fest sitzen, ohne dass sie durch die Flüssigkeiten, die auf natürliche Weise aus Wunden austreten, beeinträchtigt oder korrodiert werden. „Unser zukünftiges Ziel ist es, kostengünstige und hocheffiziente Wundauflagesysteme für praktische klinische Anwendungen zu entwickeln“, sagt Lin.

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• Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62550.php