自动植入物刺激快速骨愈合

2017年，美国国家橄榄球联盟四分卫亚伦·罗杰斯(Aaron Rodgers)摔断了右锁骨;一般需要12周才能完全愈合。威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin-Madison)材料科学与工程教授王旭东(Xudong Wang)表示:“我开始思考，我们是否能提供一种新的解决方案，让运动员更快地重返赛场。”

研究人员知道，电力可以帮助加速骨愈合，但“烧焦”骨折从未真正捕获过，因为它需要通过外部源的外科植入和去除电极。

同样的电刺激概念的一个重大更新可能会帮助运动员，使电刺激成为一个更方便的选择来加速骨愈合。他的薄而柔韧的装置是自供电的，植入和bioresorbable，所以一旦骨头被编织在一起，就是设备它的成分在体内溶解。

骨是A.压电材料，意味着当放置在应变下时产生微小的电力。这些电力刺激促进促进骨骼生长和愈合的因素，这就是为什么静电是有效的疗法。

虽然有外部刺激器可以产生电场来间接加速愈合，但理想的解决方案是直接刺激骨骼。然而，据王说，将该设备放入体内有独特的要求——不仅仅是为其提供动力。他说:“理想的情况是让设备能够自我发电，这在之前是不存在的。”

为了创造新的骨折电刺激装置，Wang和他的团队从摩擦电开始纳米冷却器这是一种表面具有微结构的薄膜装置，可以将微小运动产生的机械能转化为电能。他们将纳米发电机与一对电极连接起来，将电场分配到骨头上。他们制造了超薄的，可生物降解以及聚(乳酸-乙醇酸)底物上的生物可吸收组分，聚(乳酸-乙醇酸)是一种常用的fda批准的生物兼容聚合物。

研究人员最初的测试证实，设备的微小移动确实能产生约4伏的电刺激，可以持续6周以上。然后他们在老鼠身上测试了这个装置。

植入装置的动物在大约六周内完全从胫骨骨折中回收，比对照组中的动物更快。愈合骨骼的矿物质密度和抗弯强度也达到了接受电动刺激的动物中的健康骨骼的相同水平。治疗后，器件降解并吸收到大鼠的体内，没有并发症，不需要外科手术。

王说，通过调整包裹在设备上的生物可吸收材料的特性，可以微调刺激器在体内的使用时间，从几周到几个月。

最终，王想要扩大骨折电刺激装置的规模，这样它就可以用于人类。但对于这些自供电设备来说，能源可能是一个因素。

他解释说:“通常情况下，当有人骨折时，他们需要限制自己的活动。”换句话说，戴着石膏的人可能无法产生足够的机械能来驱动纳米摩擦电发电机。“老鼠移动的方式为该设备提供了持续的刺激，但对于不能移动的骨折的人类来说，这是一个问题。”

然而，人体提供几乎无尽的运动来源，如果骨折必须保持不动，则可以为断裂静电装置供电。“我们可能需要该设备响应其他类型的内部机械源，如血压变化，”王说，王某已经展望了美联储的未来。他说：“将动物的发展与动物从动物的发展讲话，”这将是非常有趣和有影响力。“

他的一个合作者，微博·蔡，一个无线电学和医学物理学教授，也很兴奋，继续这项工作。“我们过去十年的持续合作一直非常富有成效和高度协同机构，”蔡先生“蔡先生”，他曾与王合作，创造了一种绷带，沿着类似原则和可植入的减肥装置，以及其他项目。“王集团的设计和制作许多有趣的设备，我们的团体可以在各种小动物模型中测试各种小型动物模型的那些，以进行随后的大型动物研究和潜在的临床翻译。”

研究人员描述了期刊中的装置国家科学院的诉讼程序。