慢性傷口的定義是:當一個急性傷口產生,經過合宜的處理後,超過四個星期仍然無法癒合,則稱之。據估計,全世界有超過數以千萬計的患者遭受著慢性傷口的威脅,如果不及早處理,就可能造成蜂窩性組織炎、組織壞死、截趾截肢、甚至引發敗血症而危及生命。
舉例來說,目前全世界有超過 4 億的人患有糖尿病,其中多達1/4+的患者會在一生中罹患足部潰瘍,即使是在美國能提供高水平的醫療護理的情況下,仍有超過 30% 的糖尿病足潰瘍患者會在發病後五年內死亡,這樣的死亡率甚至高過於乳腺癌、攝護腺癌和結腸癌。所以針對這些慢性傷口的處理對策,已經成為全球醫療保健需求上最緊迫的項目之一。
雖然傷口不易癒合背後的原因非常多,但確實是和每位病人所擁有的特殊背景因素息息相關,因此醫學界早就提出每個慢性傷口都是獨立的,需要個別的精準評估和治療,例如當病患擁有糖尿病、心血管疾病、抽菸史、癌症、神經病變與損傷、食慾不振或營養不良等因素時,就直接會影響到傷口的癒合,因此必須先加以一一排除或控制這些影響因素後,方能達到積極治療的目的。
科學界積極發展各式各樣敷料,來促進慢性傷口癒合
除了排除傷患背後慢性疾病和特殊影響因素外,科學界也積極發展各式各樣先進的敷料(Wound Dressing),來促進慢性傷口癒合,像是:
(1)覆蓋在傷口上面的敷料,亦即最外層的敷料,主要目的在於隔絕外界,防止感染,不造成二度傷害。同時,降低換藥次數、不沾黏傷口,不疼痛,不影響傷口癒合 … 等等。
(2)塡塞進入傷口內的敷料,當使用這種敷料時,仍需要上面所述的最外層的包紮,這類敷料包括清創凝膠(促進壞死組織分解)、藻膠(吸收滲液)、生長因子(價格昂貴)等等。
(3)抗菌性敷料,敷料中含有抗生素或銀離子。而這麼多種類的敷料都是為了解決臨床上所實際面臨到的問題,因此,一位臨床醫生接受美國每日科學網站記者專訪時說道,當你看到市場上的產品太多時,這就意味著它們都不是百分之百的完美,所以科學界仍然有繼續努力的空間。
圖/僅為情境配圖,取自shutterstock
新型奈米纖維貼片敷料,會隨時間降解、不必更換或移除
2021年7 月 19 日在分子藥學雜誌(Molecular Pharmaceutics)上刊出了一篇研究論文,該論文是由美國密西根州立大學醫學院精準健康項目的馬哈茂迪教授(Morteza Mahmoudi)和伊朗德黑蘭大學藥學院奈米科技研究中心的拉烏菲教授(Mohammad Raoufi)所共同領導完成的,他們首先採訪了美國各地的數百名醫護人員,詳細詢問了他們對傷口敷料的需求後,再針對這些問題來考慮解決辦法,於是乎開發出這種嶄新的、便宜的且能促進傷口內部修復機制的多功能傷口敷料(Multifunctional Wound Dressing)。
馬哈茂迪教授說道,現有的高效能技術敷料對於大多數的醫療單位來說仍然過於昂貴,極大程度限制了它們的及時使用,例如:美國人口僅占世界的5%,但卻有超過 90% 高端慢性傷口處理敷料的銷售發生在美國,這基本上意味著世界其他地區都是因為材料太過昂貴而被排除在外,非常遺憾。特別是那些可以刺激組織再生的生長因子,通常須來自人體天然組織,收集過程既複雜又昂貴,導致整體使用後,價格高達 1,000 美元,而這次他們所開發出敷料的價格僅需 20 美元左右,未來只要獲得監管機構的批准後,即使是在醫療保健資源匱乏的國家也都能負擔得起,嘉惠傷患。
該團隊所發明的敷料其主結構是一個奈米纖維框架(由非常細的線構成),線的組成材料都是天然聚合物(其中包括膠原蛋白、殼聚醣、彈性蛋白、透明質酸、軟骨素等等),因為會隨著時間而降解,所以不必更換或移除,避免換藥造成傷口進一步的破壞。同時,該框架提供的是一個三度空間,可以讓新生細胞的遷移和新生血管的發育,自由生長不受限制,可以說是完全複製了細胞外基質的功能,由於敷料的物理和機械性能非常接近真實皮膚,所以新生成的細胞會感覺像是在家裡一樣舒服自然的成長。
另外,該團隊在敷料中也添加了(1)卵泡抑素相關蛋白1(Follistatin like-1 protein),它可以加速血管生成、增快細胞分裂和減少皮膚細胞過度生長。(2)發炎反應調節因子(pro-resolving inflammatory mediator;AC2-26),來降低過度不平衡的發炎反應。(3)超順磁性氧化鐵奈米顆粒(Superparamagnetic iron oxide nano-particles),可以大幅度地減少和抵消生物膜的形成,降低感染。(這些添加物的經驗累績,該團隊都已經先後記錄在 Nature Nanotechnology 和 Trends in Biotechnology 的早期出版論文中)。
在這次引用的論文中,除動物實驗完成外,也針對 13 名慢性傷口患者,使用了這項新發明的多功能納米纖維貼片,進行小型臨床試驗,所有患者傷口均能迅速愈合,平均癒合速度為26 ± 18%/天,令人振奮,其中兩例如圖示。目前馬哈茂迪教授正在英國招募更多經驗豐富的專家團隊和成立公司,期望能夠迅速地將這種納米纖維貼片量產化,並推向市場,由於該公司已經獲得了歐洲之星的補助款,相信不久的將來,患者都將可以負擔得起這種新一代的慢性傷口貼片。
圖/上排圖:一名70多歲、有糖尿病、男性患者,在腳踝(腓骨)處有一個慢性傷口,情況如(i)所示。經使用新一代、廉價的納米纖維貼片後,(ii)是使用7天後的傷口,(iii)14天,(iv)21天,和(v)7周後的復原情形。下排圖: 另一名71歲糖尿病患者,在腳底處有一慢性傷口,如(i)所示,長條白線(Scale bar)為1公分長。(ii)是使用新一代、廉價的納米纖維貼片3天後的情形,(iii)5天後,(iv)7周後,以及(v)11周後,復原情況良好。節錄自參考文獻
參考文獻
1.RB Atashgah et al. Restoring Endogenous Repair Mechanisms to Heal Chronic Wounds with a Multifunctional Wound Dressing. Molecular Pharmaceutics 2021 (18) 3171−3180 .
(本文作者為陽明大學醫學院藥理學研究所兼任教授)