Kroniska sår är ett stort hälsoproblem för diabetespatienter och äldre – och kan i värsta fall leda till amputation. Med hjälp av elektrisk stimulering har forskare i ett projekt vid Chalmers tekniska högskola och Freiburgs universitet i Tyskland utvecklat en metod som snabbar upp läkningsprocessen och får sår att läka tre gånger så fort.
Små sår och fattiga vänner ska man inte förakta, säger ett gammalt talesätt. För de allra flesta leder ett litet sår inte till några allvarligare komplikationer, men det finns en rad vanliga diagnoser som gör sårläkning betydligt svårare. Människor med diabetessjukdom, ryggmärgsskada eller nedsatt blodcirkulation har en försämrad sårläkningsförmåga. Det innebär en förhöjd risk för infektion och kroniska sår – som i förlängningen kan få så allvarliga och akuta konsekvenser som amputation.
Nu har en grupp forskare vid Chalmers och Freiburgs universitet utvecklat en metod som med hjälp av elektrisk stimulering snabbar upp läkningsprocessen.
– Kroniska sår är ett enormt samhällsproblem som man inte pratar så mycket om. Att vi nu har hittat ett sätt att få sår att kanske läka upp till tre gånger så snabbt kan få väldigt stor betydelse för till exempel diabetiker och äldre personer. De kan annars bli oerhört lidande och sjuka av sår som inte läker, säger Maria Asplund, biträdande professor i bioelektronik vid Chalmers tekniska högskola och projektets forskningsledare.
Elektriskt styrda celler för snabbare läkning
Forskarna har utgått från en gammal hypotes som bygger på att elektrisk stimulering av skadad hud kan användas för att läka sår. Idén går ut på att hudceller är elektrotaktiska, vilket innebär att de ”vandrar” i elektriska fält. Det betyder att om ett elektriskt fält läggs på en laboratorieskål med hudceller kommer cellerna att sluta röra sig slumpmässigt och i stället börja röra sig åt samma håll. Forskarna har nu undersökt hur principen kan användas för att med hjälp av elektricitet styra cellerna och få sår att läka snabbare. Med hjälp av ett minimalt chip har forskarna kunnat jämföra sårläkningen hos en konstruerad hud som antingen stimuleras eller inte stimuleras med elektricitet. Skillnaderna är tydliga.
– Vi har lyckats visa att den gamla hypotesen med elektrisk stimulering kan användas för att få sår att läka betydligt fortare. För att kunna studera exakt hur det sker vid sår har vi utvecklat ett slags bio-chip, där vi har odlat hudceller som får bilda hud som vi sedan gör ett pyttelitet sår i. När vi sedan stimulerade såret med ett elektriskt spänningsfält kunde vi se att läkningen skedde tre gånger så snabbt jämfört med huden som fick läka utan elektrisk stimulering, säger Maria Asplund.
Väcker hopp för diabetespatienter
I studien har forskargruppen även riktat in sig på sårläkning vid diabetessjukdom, ett växande hälsoproblem globalt. Diabetes i någon form drabbar idag var elfte vuxen person i världen, enligt Världshälsoorganisationen, WHO, och Internationella diabetesförbundet.
– Vi har tittat på diabetesmodeller av sår och undersökt om vår metod skulle kunna vara effektiv även i det fallet. Vi såg att när vi simulerar diabetes hos cellerna läker såren på chipet mycket långsamt. Med elektrisk stimulering kan vi däremot få upp hastigheten på läkningen så att de diabetespåverkade cellerna nästan motsvarar friska hudceller, förklarar Maria Asplund.
Individanpassad behandling nästa steg
Forskarna på Chalmers har nyligen fått ett stort anslag som ger dem möjlighet att forska vidare inom fältet – för att på sikt bidra till att få ut sårläkningsprodukter till konsumenter på marknaden. Liknande produkter har förekommit tidigare, men det krävs mer grundläggande forskning för att få fram effektiva produkter som stimulerar med tillräcklig elektrisk fältstyrka och på rätt sätt för individen. Och det är här Maria Asplund och hennes kollegor kommer in i bilden:
– Nu tittar vi på hur olika hudceller interagerar under stimulering, för att ta ett kliv närmare ett realistiskt sår. Vi vill utveckla ett koncept för att kunna ”scanna” sår så att stimuleringen kan anpassas utifrån hur det individuella såret ser ut. Vi är övertygade om att det är nyckeln till att på ett effektivt sätt kunna hjälpa personer med svårläkta sår framöver, säger Maria Asplund.
Mer om studien:
• Studien ”Bioelectronic microfluidic wound healing: a platform for investigating direct current stimulation of injured cell collectives” har publicerats i tidskriften Lab on a Chip. Artikeln har skrivits av Sebastian Shaner, Anna Savelyeva, Anja Kvartuh, Nicole Jedrusik, Lukas Matter, José Leal och Maria Asplund. Forskarna är verksamma vid Freiburgs universitet i Tyskland och Chalmers tekniska högskola.
• I sin studie kunde forskarna visa att sårläkningen på en konstruerad hud som stimulerades med elektrisk spänning var tre gånger så snabb som hud som fick läka på naturlig väg. Spänningsfältet som användes var lågt, runt 200 mV/mm, och påverkade inte cellerna negativt.
• Metoden som forskarna har utvecklat bygger på ett minimalt bio-chip där konstgjord hud kan odlas, stimuleras med elektrisk spänning och studeras på ett effektivt och kontrollerat sätt. Konceptet gör det möjligt att utföra flera experiment parallellt på samma chip.
• Forskningsprojektet startade 2018 och är finansierat av Europeiska forskningsrådet (ERC). Projektet har nyligen beviljats nya medel för att forskningen ska kunna ta klivet ut mot marknaden och komma patienter till nytta.
För mer information, kontakta:
Maria Asplund, biträdande professor i bioelektronik, institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap vid Chalmers tekniska högskola, maria.asplund@chalmers.se 031 772 41 14
- Biträdande professor, Elektronikmaterial, Mikroteknologi och nanovetenskap