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Diabetic Foot Ulcer Healing Enhancement Device via a Novel Glucose Metabolism Promoting Mechanism: A New Horizon of Wound Care Management

通过新型葡萄糖代谢促进机制的糖尿病足溃疡愈合增强装置：伤口护理管理的新视野

基本信息

批准号：
21K18287
负责人：
仲上豪二朗
金额：
$ 16.31万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、糖尿病足潰瘍への局所低周波振動刺激が創部局所の糖代謝改善を促すことで高血糖状態に起因する血管拡張障害を是正し治癒を促進するという仮説のもと、個々のインスリン抵抗性および血管拡張能に応じて人工知能により振動強度を自律的に最適化する糖尿病足潰瘍治癒促進のためのインテリジェントドレッシングを開発することを目的とする。昨年度は、低周波振動刺激によって脂肪細胞においてAMPK活性由来GLUT4トランスロケーションが促され糖取り込みが促進される振動条件とメカニズムを明らかにした。今年度は、この振動条件を用いて糖尿病ラットにおいて低周波振動刺激による創傷治癒促進効果を検証した。皮膚全層欠損創に低周波振動刺激を実施したところ、創部局所でのGLUT4トランスロケーションの促進および最終糖化産物前駆体の過剰産生の抑制といった糖代謝の改善、マクロファージの表現型変化と炎症マーカー発現の減弱に伴う炎症の改善および血管拡張と新生が誘導され、創傷治癒が促進した。次に、小型振動モーターと創傷被覆材を組み合わせ、先の動物実験時の振動周波数および振動強度になるようウェアラブル化し、非麻酔下かつ非拘束での振動実験を実施した。糖代謝と炎症の改善に伴う血管拡張と新生および全血液量の増加とともに創傷治癒が促進されることを示した。この結果から、血管障害を持つ糖尿病性創傷においても振動による糖代謝改善と血流促進を示し、新規デバイス開発の実現可能性を示めすことができた。以上の結果をもとに特許申請を行なった。今後、ドレッシング内に挿入可能な超薄膜型グルコースセンサーのプロトタイプを作製し、今後振動による滲出液グルコース濃度の改善効果を検証する。

This study was conducted to investigate the effects of low frequency vibration stimulation on glucose metabolism in diabetic foot ulcers. The purpose of this study is to optimize the treatment of diabetic foot ulcers by improving the resistance and vascular function of the patients. In the past year, the low frequency vibration stimulation of adipocytes caused AMPK activity to be promoted by GLUT4. This year, the vibration condition is used to investigate the effect of low frequency vibration stimulation on wound healing. The stimulation of low-frequency vibration in the whole layer of skin damage promotes the development of GLUT4 and inhibits the production of final glycation precursor, improves glucose metabolism, attenuates the development of phenotype inflammation, improves inflammation, promotes vascular expansion, induces regeneration, and promotes wound healing. Second, small vibration and wound coating material combination, the number of vibration cycles and vibration intensity of prior animals in real time, and the implementation of vibration without restraint. The improvement of glucose metabolism is accompanied by the increase of blood vessel expansion and total blood volume, and the improvement of wound healing is accompanied by the increase of blood vessel expansion and total blood volume. The results show that vascular impairment persists in diabetic traumas, and that the development of new vascular disorders is possible due to improved glucose metabolism and enhanced blood flow. The above results are in line with the license application. In the future, it is possible to introduce ultra-thin film into the system, and to demonstrate the effect of improving the concentration of exudate under vibration in the future