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작은 전기 발전기는 상처 치유를 가속화할 수 있습니다
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자연 상처 치유 과정은 이온, 세포, 혈관, 유전자 및 면역 체계 사이의 복잡한 상호 작용을 포함합니다. 모든 플레이어는 일련의 분자적 사건에 의해 촉발됩니다. 이 과정의 필수적인 부분은 손상된 상피(조직을 덮고 있는 세포 층)에 의한 약한 전기장의 생성을 포함합니다. 전기장은 상처 부위에서 세포 이동을 지시하고 해당 부위의 혈관 형성을 촉진하는 중요한 역할을 하는 이온 구배의 결과로 형성됩니다.
과학자들은 1900년대 중후반에 전기장으로 조직을 자극하면 상처 치유를 향상시킬 수 있다는 것을 발견했습니다. 이 분야의 현재 연구는 외부 전기 장비에 방해가 되지 않는 작고 착용 가능하며 저렴한 패치를 개발하는 데 중점을 두고 있습니다.
이로 인해 수정, 실크, 나무, 뼈, 머리카락, 고무와 같은 천연 재료와 석영 아날로그, 세라믹 및 폴리머와 같은 합성 재료를 포함한 압전 재료에 대한 연구가 이어졌습니다. 이러한 재료는 기계적 응력에 노출될 때 전류를 생성합니다. 합성 물질을 사용하여 개발된 나노 발전기는 특히 유망합니다.
예를 들어, 일부 연구팀은 상처 치유를 가속화하기 위해 폴리디메틸실록산 매트릭스에 산화아연 나노막대로 만든 자체 동력 압전 나노발전기의 사용을 연구하고 있습니다. 산화아연은 압전성 및 생체적합성이라는 장점이 있습니다. 다른 과학자들은 높은 압전성, 화학적 안정성, 제조 용이성 및 생체 적합성 때문에 폴리우레탄과 폴리불화비닐리덴(PVDF)으로 만든 지지체를 사용하고 있습니다. 이들 및 기타 압전 나노발전기는 실험실 및 동물 연구에서 유망한 결과를 보여주었습니다.
TENG(triboelectric nanogenerator)라고 하는 또 다른 유형의 장치는 두 개의 인터페이스 재료가 서로 접촉하거나 접촉하지 않을 때 전류를 생성합니다. 과학자들은 예를 들어 쥐의 상처 치유를 가속화하기 위해 호흡 운동에서 전기를 생성하는 TENG를 실험했습니다. 그들은 또한 국소 감염을 치료함으로써 상처 치유를 촉진하기 위해 항생제로 TENG 패치를 로드했습니다.
대만 국립청화대학교의 생물공학자인 Zong-Hong Lin은 "압전 및 마찰전기 나노발전기는 가벼운 무게, 유연성, 탄성 및 생체 적합성으로 인해 자가 보조 상처 치유에 탁월한 후보입니다."라고 말했습니다. "그러나 그들의 임상 적용에는 여전히 몇 가지 병목 현상이 있습니다."
예를 들어, 상처 치수가 매우 다양하기 때문에 크기에 맞게 맞춤화해야 합니다. 또한 상처에서 자연적으로 나오는 체액에 부정적인 영향을 받거나 부식되지 않고 단단히 부착되어야 합니다.
"우리의 미래 목표는 실용적인 임상 적용을 위한 비용 효과적이고 고효율의 상처 드레싱 시스템을 개발하는 것입니다."라고 Lin은 말합니다.
자세한 정보
린종홍
국립 청화대 학교
이메일 : linzh@mx.nhu.edu.tw
연구 논문: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/14686996.2021.2015249
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시노하라 요시카즈 박사
STAM 출판 이사
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신소재과학기술신문 아시아연구뉴스에서 배포한 보도자료.
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