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用低温等离子体治疗

伤口长期难愈的患者迎来了曙光:低温等离子体可以消灭细菌并促进人体的自愈能力。来自德国格赖夫斯瓦尔德市(Greifswald)的科学家基于瓦克有机硅开发出了一种全新的创口敷料,可以直接在受伤的皮肤上生成这种高能气体。

蓝色的气体状等离子体照射在受伤的皮肤上,有着非同一般的效果。它可以使难愈伤口在短短几个星期之内就愈合。“低温等离子体有助于伤口愈合,”来自位于格赖夫斯瓦尔德的莱布尼茨低温等离子体研究所(INP)的化学家Carsten Mahrenholz博士说。这位博士同时也是初创公司Coldplasmatech的创始人之一。当气体穿越强电场时,这种低温等离子体便形成了:电子从分子中解离出来,气体变得具有导电性并发出蓝色的光。

“等离子体可以发射出包括离子、紫外线辐射和自由基等各种活性物质在内的混合体,”Mahrenholz解释说。这位来自格赖夫斯瓦尔德的科学家的研究表明,低温等离子体可以有效杀死细菌,甚至可以有效杀灭可怕的具有耐药性的医院致病菌。低温等离子体通过纯物理过程发挥作用,攻击微生物的细胞膜等目标。这里涉及到几个不明化学反应。低温等离子体的特点是它从源头阻止病原体产生耐药性——而产生耐药性是靶向抗生素灭菌的最终结果。

常见的自然现象

瓦克的无尘操作

瓦克的医疗级有机硅会直接接触人体,因此必须满足最高要求。通过无尘操作,瓦克不仅可以保证始终如一的品质和医疗级纯度,而且能确保高可靠性、最高谨慎性和安全生产标准。SILPURAN®有机硅凝胶从最终产品到原材料的整个生产过程可以实现全程追溯。生产、灌装和物流环节相互独立,仅通过特制的气闸与外部连接。灌装操作需要遵循极其严格的规定:除了对工作服和卫生状况做出专门规定之外,设计复杂的空气和颗粒过滤器还确保其建有符合国际标准化组织(ISO)国际8级标准的无尘室。这样即可确保产品出厂时的绝对高纯度。

总的来说,等离子体是一种常见的自然现象,是除了固态、液态和气态之外的第四种物质状态。持续加热可以使气体粒子混合物中的离子和电子等自由载流子全部或部分解离,其自身具有导电性,而对外呈电中性。例如,太阳、闪电和北极光都具有等离子体特性。

在过去的二十年里,位于格赖夫斯瓦尔德的低温等离子体研究所的科学家们一直致力于研究常温等离子体,而不是像太阳和闪电那样灼热的等离子体。而且,由研究所所长Klaus-Dieter Weltmann教授带头的项目团队自2005年就一直致力于研究用于伤口治疗的低温等离子体源。作为这个研究项目的一部分,科学家们集中精力研究了许多等离子体发射点和大面积等离子体源原型对活细胞的影响。2013年,一种钢笔大小的等离子体点源——等离子体笔——获得医疗产品许可。此外,能够更有效地治疗大面积创伤的大面积等离子体也正在研究中。

低温等离子体可以杀死细菌,但不会对人体细胞造成负面影响。相反:“它们会释放细胞因子,”来自Coldplasmatech团队的医疗经济学家Tobias Güra解释说。“这些低温等离子体会刺激免疫系统并促进细胞生长,确保新生血管的形成。”总体来说,等离子体激活了人体的自愈能力。

刺激免疫系统

充满创意的伤口敷料——等离子体贴剂只有在发光时才起作用。低温等离子体可以杀死细菌,但不会破坏人体细胞——相反,它还会激活人体的自愈能力。

由于具有抗菌性和免疫刺激性,低温等离子体将成为未来极具价值的医疗手段——特别是现代伤口护理。“而且,由于人口结构的变化,今后这一领域的需求会越来越大,”瓦克伤口护理业务拓展经理Dajana Westenberg说道。“随着年龄的衰老,人们卧床的时间也越来越长,这就增加了患褥疮这种皮肤压疮的风险。”

治愈褥疮

生物相容性材料

“为了符合严格的法规,敷料材料的生物相容性就显得特别重要,”医疗经济学家Güra解释说。该团队很快找到了瓦克生产的有机硅,它满足最高医疗标准。“瓦克提供给我们的不仅是高质量的材料,还有技术服务人员的专家建议,”Güra这样说道。“有了瓦克这样的合作伙伴,我们就可以共同研发这一创新性治疗技术。” 瓦克已为许多伤口敷料生产商提供了SILPURAN

瓦克已为许多伤口敷料生产商提供了SILPURAN®产品线,而且今后会越来越多。“我们的有机硅业务部门相信,伤口护理是一个备受关注的应用领域,在未来几年的发展速度将会超过行业平均水平,”瓦克有机硅工业解决方案业务团队负责人Peter Jerschow博士说道。“有了我们创新的产品解决方案,这一领域将会出现更好的治疗方法。”

柏林大学附属夏里特(Charité)医院医疗/护理教育和护理学研究所的研究表明,在德国养老院,长期卧床的病人有10%患有褥疮,而在诊所,这一比例则高达27%。此外,糖尿病患者的数量也一直在增加。患有这种代谢疾病的人往往代谢紊乱,且伤口不易愈合。根据德国诊所集团Helios Kliniken的估算,仅在德国,就有大约五百万人饱受难愈伤口的折磨。而且,受损皮肤为致病菌提供了侵入口,进一步威胁到患者的健康,也加重了医疗系统的负担。

治疗褥疮引起的皮肤溃烂和皮下组织受损不仅是个漫长的过程,而且,最重要的是,患者非常痛苦。每次常规的伤口敷料更换虽然必不可少,但对患者来说,却备受折磨,而且会减缓伤口愈合的进程。“患者相当痛苦,”Coldplasmatech的Mahrenhol在与其团队仔细研究了传统的治疗方法后如是说。“为了开发出切实可行并适合日常使用的低温等离子体治疗方法,我们咨询过医生、患者,还有在诊所工作的护理人员,”这位化学家说。该团队很快意识到伤口敷料是更好的选择,而且是对现有医疗产品的最好补充。于是,INP的这个跨学科团队开始迎接挑战:设计一种可以在伤口表面直接生成可促进愈合的等离子体的敷料。

“整个治疗过程只需几分钟,而且毫无痛苦。”

Tobias Güra, Coldplasmatech联合创始人

在医疗领域,有机硅有着一系列的优势。例如,有了有机硅,敷料更换变得非常温和,而且不会造成二次创伤,因为敷料不会粘附在伤口上,从而避免了疼痛和皮下组织发炎。由于具有水蒸汽透过性和透气性,SILPURAN®有机硅提供了最佳的愈合环境。伤口愈合得越快,患者就可以越早离开诊所——这是带给患者们的巨大福祉。

医疗领域的绝佳选择

基于瓦克有机硅的等离子体贴剂:这张图片显示了有助于伤口上等离子体点火的传导结构。该等离子体略带蓝色乳光(表面发光)。

凭借其基本的材料特性,有机硅在医疗领域的应用越来越广泛。由于硅和氧原子之间存在高能键,有机硅具有优异的耐环境影响性能、热稳定性、高柔性,以及出色的机械性能。

“但是,有机硅应用于医疗领域的先决条件是产品能否满足最高的质量要求,”瓦克经理Westenberg补充道。“要确保这一点,我们必须特别注意纯度、生物相容性、高粘合强度以及最佳加工性能。”瓦克确保其SILPURAN®产品的纯度已通过验证,而且从最终产品到原材料可以实现全程追溯。此外,该医疗级有机硅是在无尘室条件下填充和包装的,以确保一流品质。

在2014年1月第一次会面之后,瓦克和Coldplasmatech团队就开始了合作。“这些干劲十足的科学家和他们的创意,以及有机硅全新的应用领域,让我们立刻激动万分,”Westenberg说道。Mahrenholz和同事们在他们最新研发的等离子体贴剂中使用了来自瓦克的两种不同的SILPURAN®有机硅:

等离子体如何愈合伤口——伤口表面经常覆满细菌。细菌感染恶化了愈合过程。而另一方面,等离子体可以净化受伤的皮肤。一层等离子体电离气体层在伤口和有机硅中间形成。电离气体层扩散至伤口底部。活化气体加快了伤口自然愈合的进程,而且伤口愈合是从底部和边缘同时开始的。

凝胶状、高干粘性有机硅可确保等离子体贴剂完美地粘附在伤口周围完好的皮肤上,而另外一块软的硅橡胶表面干燥,不会粘附在伤口表面。

有机硅在上述贴剂中主要用作绝缘体,其所含的埋入式导体路径必须供给必要的能量。为此,等离子体贴剂要连接到电压发生器——等离子体立方上。此外,该创新敷料的设计可确保在伤口和有机硅之间形成等离子体。“由于其特殊的电子活化功能,我们在敷料的内表面和伤口之间成功生成了低温等离子体,”Mahrenholz解释道。如此一来,采用等离子体贴剂为患者更换敷料便易如反掌——就跟其他一次性产品一样。“整个过程毫无疼痛感,而且只需花费几分钟,”Güra说道。病人只会感受到极其轻微的刺痛感。临床试验在慕尼黑、哥延根、柏林和格赖夫斯瓦尔德采用不同的等离子体源分组进行,结果显示,长期开放性伤口在几周之内就可以愈合。

屡获殊荣

凭借这项创新技术,这些格赖夫斯瓦尔德的科学家们已经获得多个奖项,包括由德国家族企业设立的初创企业奖项——“发明奖”。在这次比赛中,他们被评为2014年德国最成功的初创企业。科学家们已经建立了用于生产等离子体贴剂的实验室规模的生产厂。如今,该创新型伤口敷料已经进入最后开发阶段。如果一切按计划顺利进行,这种全新的医疗产品将在今年年底之前提交认证申请——一旦通过认证,将给伤口长期难愈的患者带来福音。

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