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「2017 未來科技展」技術專題報導─產生二氧化碳促進血管生成加速傷口癒合之近紅外光感應技術

來源 : 未來科技展
update : 2017/12/29
技術名稱: 產生二氧化碳促進血管生成加速傷口癒合之近紅外光感應技術
Near-infrared light-induced CO2 generation to accelerate wound healing
 
計畫單位: 國立成功大學
National Cheng Kung University

技術說明: 傳統傷口護理方法包括傷口感染控制、提供營養補充劑、保持傷口區域的通風、清創、皮膚移植和適當按摩。同時可以超聲波、電流刺激、照射雷射光和水療作為輔助傷口癒合的治療方式。然而,這些療法大多耗時、耗力且效果不彰,因此,開發一可改善傷口癒合的新策略是很需要的。藉由Bohr效應,二氧化碳能改善傷口區域的血液微循環和氧氣供應,這有益於傷口的加速癒合。我們所開發的新策略,使用便宜的小蘇打分子,將其修飾於含有鐵離子之硫化銅奈米顆粒表面,藉由此奈米粒子所具備的吸收近紅外光轉換成熱的特性釋放二氧化碳氣體應用於加速傷口癒合,整個療程不同於以往侵入式的二氧化碳氣體給予方式,我們僅需簡單的將一滴奈米藥劑滴在傷口上,隨後照射近紅外光照護燈約5分鐘時間,即完成一次療程,我們的動物實驗結果證實了這項治療策略可以有效加速傷口的癒合。在未來我們會將此奈米藥劑與敷料貼布結合做為一標準化商品,可進一步的被應用於臨床傷口癒合之需要。
The traditional wound care methods include wound infection control, adequate nutritional supplements, education of changing position every 2-3 hours to avoid tissue hypoxia, vacuum assistant closure, debridement, skin graft and tissue flap. Electric current stimulation, ultrasound, laser and hydrotherapy have emerged as adjuvant therapies. However, most, if not all, of these therapies are expensive and the treatment results are variable. The development of the active methods to improve wound healing is mandatory. CO2 administration has been known to improve microcirculation and local oxygen supply that are beneficial to wound healing. Here, the metal ion-ligand coordination nano-architecture is designed to reveal NIR light-induced CO2 generation for the first time applied in wound healing. The administration simply topically drops the colloidal solution on the incisional wound, followed by exposure of near-infrared lamp to yield CO2, resulting in the observation of the accelerated wound healing.
 
科學突破性: 此技術是首創引入奈米材料藉二氧化碳促進傷口癒合,將小蘇打分子修飾於奈米粒子表面,並藉由此奈米粒子所具備的吸收近紅外光轉換成熱的特性釋放二氧化碳氣體產生Bohr效應應用於加速傷口癒合;Bohr效應使二氧化碳在傷口區域形成弱酸環境,進而增加傷口區域血液的循環與氧氣的供給,以達到傷口加速癒合的目的。二氧化碳治療策略以往臨床例子很少,傳統方式須直接將二氧化碳氣體注射於患部或是使患部暴露在含有高濃度二氧化碳的環境,這樣的治療方式對病人造成的疼痛與不舒服感,且治療效率也不理想,我們的策略僅需一滴奈米藥劑輔以五分鐘的近紅外光照射,即可使兩公分大小的傷口所需的癒合時間明顯縮短,可大幅減少治療的不適外也比傳統方式有更高的療效。
 
產業應用性: 本技術將應用於不易復原之傷口的治療,特別是老年人與糖尿病患者都有傷口不易癒合的症狀,據世界衛生組織的分析與預估,全世界糖尿病患人數將從2000年的1億7千萬人倍增至2030年的3億6千萬人,事實上,台灣也同日本一樣逐漸走向高齡化的社會,因此可預期慢性傷口潰瘍(含糖尿病足)的案例在未來只會增加不會減少,故開發一有效改善傷口癒合之醫療策略有其需求與迫切性。此外,我們將進一步與敷料貼布結合,由於簡單化的治療流程達成了讓病人在自己家中完成操作的可能,因此也讓此治療策略可更接近臨床醫學與家庭照護市場的需求,根據台灣經濟研究院生物科技產業研究中心的推估,全球與我國高階敷料在2020年的市場分別為55億美元與23億新台幣,相信這個市場的成長在未來也會不斷的上揚,因此本技術在未來具備有很可觀的經濟效益。