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Researchers test range of electrical frequencies that help heal chronic wounds

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Investigadores prueban gama de frecuencias eléctricas que ayudan a sanar las heridas crónicas

Presentes en la naturaleza de la electricidad en nuestras células es la clave de cómo funcionan nuestros cuerpos, y que incluye la curación de las heridas.

Difíciles de curar heridas , como las úlceras diabéticas , fester , debido a un suministro sanguíneo insuficiente en el sitio de la herida . Sin embargo , la aplicación de un estímulo eléctrico puede promover el crecimiento de los vasos sanguíneos , y la nueva investigación de la UC examina los mejores parámetros de estímulo ( tales como la frecuencia y la magnitud ) para una terapia exitosa .

Y los campos eléctricos de baja amplitud aplicadas externamente se han demostrado para ayudar difíciles de curar las heridas crónicas , como las asociadas con la diabetes , donde hay tratamientos de suministro de sangre y drogas insuficientes no son eficaces. El campo eléctrico aplicado externamente manipula electricidad de origen natural del cuerpo , de tal manera que los nuevos vasos se forman , y se aumenta el suministro de sangre a la herida .

Universidad de Cincinnati la física y los investigadores de ingeniería biomédica probados recientemente por la magnitud y la frecuencia más eficaz cuando se aplica un campo eléctrico de baja amplitud externo a las células vasculares , que son clave para la curación de heridas crónicas. Física doctorando Toloo Taghian presentará los resultados en la reunión de 3 a 7 marzo Sociedad Física Americana en Denver. El título de su presentación es " co- regulación de la conducta de la célula por el estímulo electromagnéticos y extracelular para el Medio Ambiente . "

El equipo descubrió que el estímulo eléctrico de alta frecuencia , de forma similar a la generada por los teléfonos móviles y las redes Wi -Fi , se incrementó el crecimiento de las redes de vasos sanguíneos hasta en un 50 por ciento , mientras que el estímulo eléctrico de baja frecuencia no produce ese efecto. Como parte de su trabajo , el equipo de la Universidad de California ha desarrollado una antena especializado para aplicar las señales eléctricas a una herida localizada, y que el diseño se ha convertido en el objeto de una patente provisional.

Cómo electricidad de alta frecuencia afecta el crecimiento celular vascular

El estímulo eléctrico de alta frecuencia es capaz de cambiar el medio iónico que rodea las células endoteliales, que forman el revestimiento de los vasos sanguíneos . Dentro de las células , este estímulo puede crear vínculos con (de proteínas han existentes que reaccionan con el campo eléctrico aplicado ) proteínas para activar señales vía que conduce al crecimiento de la red capilar . El estímulo eléctrico de alta frecuencia también hace que las células producen sustancias químicas llamadas "factores de crecimiento " que ayudan a mantener las redes vasculares en crecimiento.

Dicho Taghian , " estimulación eléctrica activa la vía para la angiogénesis ( formación de nuevos vasos sanguíneos ) , y el crecimiento de la red vascular es mayor. Es de esperar que , como resultado , cierre de la herida se verá reforzada , que conduce a una curación más rápida . "

El potencial para el tratamiento a base de electricidad de las heridas es de largo alcance . Dada la , naturaleza localizada dirigida de tal tratamiento de la herida , la aplicación del estímulo eléctrico podría reemplazar o reducir la necesidad de tratamientos a base de fármacos que afectan a todo el cuerpo y puede llevar a efectos secundarios . Es importante destacar que , tal terapia podría aplicarse utilizando un dispositivo de mano sin la necesidad de retirar el vendaje de la herida .

La frecuencia del estímulo utilizado por el equipo fue tan alto como 7,5 mil millones de ciclos por segundo ( Gigahertz , o GHz) , y tan bajo como 60 ciclos por segundo ( Hertz o Hz ), que es la misma frecuencia utilizada en las tomas de corriente de 120 V en el Estados Unidos . Las células de los tejidos vasculares fueron expuestas a los campos eléctricos durante una hora por día durante siete días , y se observó la tasa de cicatrización de la herida durante 24 horas después de cada tratamiento .

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Naturally occurring electricity in our cells is key to how our bodies function, and that includes the healing of wounds.

Hard-to-heal wounds, like diabetic ulcers, fester because of insufficient blood supply at the wound site. However, the application of an electrical stimulus can promote the growth of blood vessels, and new UC research examines the best stimulus parameters (such as frequency and magnitude) for successful therapy.

And externally applied low-amplitude electric fields have been shown to help hard-to-heal chronic wounds, like those associated with diabetes, where there is insufficient blood supply and drug treatments are not effective. The externally applied electric field manipulates the body's naturally occurring electricity, such that the new vessels are formed, and blood supply to the wound is increased.

University of Cincinnati physics and biomedical engineering researchers recently tested for the most-effective magnitude and frequency when applying an external low-amplitude electric field to vascular cells, which are key to healing chronic wounds. Physics doctoral student Toloo Taghian will present the results at the March 3-7 American Physical Society meeting in Denver. The title of her presentation is "Co-Regulation of Cell Behavior by Electromagnetic Stimulus and Extracellular Environment."

The team discovered that high-frequency electrical stimulus, similar to that generated by cell phones and Wi-Fi networks, increased the growth of blood vessel networks by as much as 50 percent, while low-frequency electrical stimulus did not produce such an effect. As part of their work, the UC team has developed a specialized antenna to apply the electrical signals to a localized wound, and that design is now the subject of a provisional patent.

How high-frequency electricity affects vascular cell growth

The high-frequency electrical stimulus is able to change the ionic environment surrounding the endothelial cells, which form the lining of blood vessels. Inside the cells, this stimulus can create links with proteins (proteins have existing charges that react with the applied electrical field) to activate pathway signals leading to growth in the capillary network. The high-frequency electrical stimulus also causes cells to produce chemicals called "growth factors" that help sustain growing vascular networks.

Said Taghian, "Electrical stimulation activates the pathway for angiogenesis (formation of new blood vessels), and the vascular network growth is enhanced. We can expect that, as a result, wound closure would be enhanced, leading to a faster healing."

The potential for electrical-based treatment of wounds is far reaching. Given the targeted, localized nature of such wound treatment, the application of electrical stimulus could replace or reduce the need for drug-based treatments which affect the entire body and may carry side effects. Importantly, such therapy could be applied using a hand-held device without the need to remove the wound dressing.

The stimulus frequency used by the team was as high as 7.5 billion cycles per second (Gigahertz, or GHz), and as low as 60 cycles per second (Hertz, or Hz), which is the same frequency used in 120V power outlets in the United States. The vascular tissue cells were exposed to the electrical fields for one hour per day for seven days, and the rate of wound healing was observed for 24 hours after each treatment.