Diese Bandage verwendet elektrische Reißverschlüsse, um Wunden schneller zu heilen.

Eines Tages konnten Verbände die Heilung beschleunigen, indem sie Wunden mit sanften Stromschlägen zappten. Sie würden nicht einmal einen Akkupack benötigen. Die eigenen Körperbewegungen eines Patienten würden das Gerät antreiben. Und ein solches System ist vielleicht nicht mehr so weit entfernt. Forscher haben bereits einen funktionierenden Prototyp erstellt.

“Wir dachten, es könnte funktionieren, aber wir wussten nicht, wie gut es sein würde”, sagt Xudong Wang. “Dann sahen wir das Ergebnis und dachten: Wow! Das ist wirklich faszinierend.” Wang ist Materialwissenschaftler an der University of Wisconsin-Madison. Er leitet die Gruppe bei der Arbeit an diesem neuen Verband.

Sein Team entwickelt seit vielen Jahren einen Nanogenerator. Es nutzt Körperbewegungen, um Strom zu erzeugen. Diese Ingenieure hofften, das Gerät für die Stromversorgung von tragbarer Elektronik nutzen zu können. Dann erkannten sie, dass es als Medizin noch nützlicher sein könnte.

ein Foto von Xudon Wang, Yin Long und Hao Wei.
Der Materialwissenschaftler Xudong Wang (links) zeigt einen Prototyp der Bandage. Auch die Doktorandin Yin Long (Mitte) und Hao Wei (rechts) arbeiteten an dem Projekt.
Sam Million-Weaver/Univ. von Wisconsin-Madison
Wissenschaftler wissen seit Jahrzehnten, dass Strom Wunden zur Heilung anregen kann. So fördert beispielsweise Strom das Wachstum von Zellen auf der Hautoberfläche. Diese “Elektrotherapie” hat sich auf sperrige Geräte verlassen, die eine Stromquelle benötigen. Deshalb wird es in der Regel nur in Krankenhäusern zur Behandlung schwerer Verletzungen eingesetzt.

Die Ingenieure aus Wisconsin haben nun eine Bandage mit kleinen Elektroden entwickelt. “Unser Gerät ist sehr einfach”, sagt Wang. “Es ist ein flexibles, tragbares Gerät.” Seine Elektroden sind mit Nanogeneratoren im Inneren der Bandage verbunden. Diese Nanogeneratoren verwandeln Bewegung in Strom. Diese Energie wandert dann als milde elektrische Impulse über die Elektroden in die Haut.

Wangs Gruppe testete den Verband an mehr als 10 verletzten Ratten. Während diese “Patienten” ein- und ausatmeten, erhielten ihre Wunden winzige Stromschläge. Eine weitere Gruppe verletzter Ratten diente als Kontrolle. Das bedeutet, dass sie keine Behandlung erhielten.

Die Wunden der Ratten in der Kontrollgruppe brauchten etwa zwei Wochen, um zu heilen. Die mit den elektrifizierten Verbänden behandelten Ratten heilten in nur drei Tagen.

Das Team von Wang beschrieb seine neuen Erkenntnisse online am 29. November 2018 in der Zeitschrift ACS Nano.

Keine Schmerzen, großer Gewinn
Die neue Bandage ist nicht nur einfach, flexibel und tragbar, sondern auch sanft. Im Vergleich zur elektrischen Stimulation durch Krankenhausgeräte gibt diese Bandage einen wesentlich kleineren elektrischen Impuls. Das sollte dazu beitragen, gesundes Gewebe vor Schäden durch die Zapfstellen zu schützen. Tatsächlich sagt Wang: “Normalerweise spürt man es nicht einmal.”

Dies ist “ein guter erster Schritt zu einem interessanten und vielversprechenden Ansatz in der Wundversorgung”, sagt Tyler Ray. Er sagt, man könnte es als “intelligentes Pflaster” betrachten. Ray ist Maschinenbauingenieur an der University of Hawaii in Manoa, der bei der Entwicklung des neuen Systems keine Rolle spielte. Er sagte, er würde gerne den Verband an größeren Tieren oder Menschen und vielen von ihnen getestet sehen.

Wearable-Technologie gibt es schon seit einigen Jahren. Normalerweise sind dies ziemlich steife Geräte, wie z.B. Fitbit, Ray Notes. Forscher aus vielen Bereichen arbeiten derzeit daran, weiche, flexible Geräte zu entwickeln, die Menschen auf ihrer Haut tragen können.

Wang will als nächstes einen Nanogenerator entwickeln, der noch empfindlicher ist. Sein Ziel ist es, einen zu bauen, der aus kleinsten Bewegungen – wie Blut, das sich unter der Haut bewegt – Strom erzeugen kann. Auf diese Weise könnte der Verband von etwas so Kleinem wie dem Puls eines anderen angetrieben werden.

Machtwörter
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Batterie Eine Vorrichtung, die chemische Energie in elektrische Energie umwandeln kann.

Zelle Die kleinste strukturelle und funktionelle Einheit eines Organismus. Typischerweise zu klein, um mit dem bloßen Auge zu sehen, besteht es aus einer wässrigen Flüssigkeit, die von einer Membran oder Wand umgeben ist.

Kontrolle Ein Teil eines Experiments, bei dem es keine Änderung der Normalbedingungen gibt. Die Kontrolle ist für wissenschaftliche Experimente unerlässlich. Es zeigt, dass jeder neue Effekt wahrscheinlich nur auf den Teil des Tests zurückzuführen ist, den ein Forscher geändert hat. Zum Beispiel, wenn Wissenschaftler verschiedene Arten von Düngemitteln in einem Garten testen würden, würden sie wollen, dass ein Teil davon unbefruchtet bleibt, wie die Kontrolle. Seine Fläche würde zeigen, wie die Pflanzen in diesem Garten unter normalen Bedingungen wachsen. Und das gibt den Wissenschaftlern etwas, mit dem sie ihre experimentellen Daten vergleichen können.

Elektrizität Ein Ladungsfluss, meist aus der Bewegung negativ geladener Teilchen, genannt Elektronen.

Elektrische Stimulation Eine Art der medizinischen oder therapeutischen Behandlung, die durch die bewusste und präzise platzierte Abgabe von Elektroschocks an den Körper erfolgt. Diese Behandlung wird am häufigsten auf der Haut oder Teilen des Gehirns angewendet.

Elektrode Eine Vorrichtung, die Strom leitet und dazu dient, mit einem nichtmetallischen Teil einer elektrischen Schaltung in Kontakt zu treten, oder die etwas kontaktiert, durch das sich ein elektrisches Signal bewegt. (in der Elektronik) Teil einer Halbleitervorrichtung (z. B. eines Transistors), der entweder Elektronen oder Löcher freisetzt oder sammelt oder deren Bewegung steuern kann.

Elektronik

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