Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Flexibele genezing van huidwonden met een elektromagnetische spoel met een pleister, verbeterde genezing van huidwonden met volledige dikte bij ratten

314 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/69605

⸱

27 februari 2026

 ,  ,  , 
1Wuxi School of Medicine, Jiangnan University, 2Engineering Research Center of the Ministry of Education for Wound Repair Technology, Jiangnan University, Affiliated Hospital of Jiangnan University

* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol demonstreert een methode om volledige dikte, cirkelvormige huidwonden bij ratten te creëren en hun genezing te verbeteren met behulp van een flexibele koperen coilpatch die een pulserend elektromagnetisch veld afgeeft.

Samenvatting

Chronische en grote huidwonden vormen aanzienlijke klinische uitdagingen door vertraagde genezing en een hoog infectierisico. Gepulseerde elektromagnetische veld (PEMF) therapie is een niet-invasieve benadering die weefselherstel kan bevorderen. Deze studie beschrijft een reproduceerbaar ratwondmodelprotocol met een flexibele geprinte koperen spoelpatch die is aangesloten op een aangepaste PCB-controller om gelokaliseerde PEMF-stimulatie te leveren aan volwaardige dorsale wonden. De contralaterale wond diende als een onbehandelde controle. De genezingsprogressie werd beoordeeld door regelmatige fotografie en metingen van wondgebieden. Het protocol biedt een praktisch, aanpasbaar systeem voor het evalueren en optimaliseren van PEMF-gebaseerde therapieën in vivo bij diverse aandoeningen, met de focus op lokale toepassing en parameteraanpassing voor regeneratieve geneeskunde. De parameterselectie was gebaseerd op een orthogonale CCK-8 screening van fibroblastproliferatie die 0,25-1,3 mT, 10-40 Hz en 30-90 minuten per dag testte; de hoofdeffectanalyse identificeerde 1,3 mT, 30 Hz en 60 min/dag als optimale niveaus, die werden toegepast voor in vivo testen.

Inleiding

Chronische cutane wonden (zoals diabetische zweren) zijn een groeiend gezondheidsprobleem en leiden vaak tot verstoorde genezing, infectie of amputatie1. Traditionele behandelingen kunnen langdurig en kostbaar zijn, wat interesse wekt in aanvullende therapieën die weefselherstel kunnen versnellen2. Elektromagnetische veldtherapie is zo'n benadering, die niet-invasief is en pro-genezingseffecten heeft aangetoond in zowel preklinische als klinische omgevingen 2,3,4,5. Gepulste elektromagnetische velden (PEMF's) in het extreem lage frequentiebereik (~1-100 Hz) kunnen cellulaire processen stimuleren die belangrijk zijn voor herstel, waaronder angiogenese en groeifactorafgifte 2,6,7.

Zo versnelde blootstelling aan PEMF de wondsluiting significant bij diabetische en gezonde knaagdieren door het opreguleren van fibroblast growth factor-2 (FGF-2) en het verhogen van angiogenese8. Evenzo is in het model van verstoorde genezing (bijvoorbeeld diabetische ratten) aangetoond dat PEMF-behandeling genezingssnelheden verbetert en de treksterkte van nieuw gevormd weefsel9 verhoogt. Klinisch is PEMF-therapie onderzocht bij patiënten met chronische wonden. Een pilot-gerandomiseerde studie bij diabetische voetzweerpatiënten rapporteerde de verbeterde microcirculatiebloedstroom en een trend naar snellere wondsluiting bij PEMF-blootstelling10. In het algemeen heeft PEMF ook gunstige effecten getoond bij andere wondtypen, bijvoorbeeld verbeterde genezing werd waargenomen bij brandwonden behandeld met gepulseerde magnetische velden11. Deze studies onderstrepen samen het potentieel van elektromagnetische stimulatie als complementaire therapie voor wondzorg 8,9,10,11.

In vergelijking met conventionele bedrade stimulatoren elimineert magnetische actuatie de noodzaak van transcutane connectoren en vermindert het het risico op hardwaregerelateerde complicaties. Draadloze magnetische systemen hebben weefselspecifieke stimulatie in andere contexten bereikt; bijvoorbeeld kan een geleidende zenuwgeleidingsgeleiding geïnduceerde microstromen genereren onder een wisselend magnetisch veld, waarbij de stroomamplitude indirect wordt bepaald door de veldparameters12. Magnetische strategieën kunnen ook vascularisatie ondersteunen – een cruciale bottleneck in huidgenezing – omdat statische of dynamische magnetische velden, alleen of in combinatie met magnetisch responsieve biomaterialen, aangetoond endotheliaal gedrag en angiogene signalering te moduleren13. Deze precedenten motiveerden onze ontwikkeling van een draagbare benadering: een conforme, verwijderbare spiraalpleister die PEMF concentreert in het wondbed, terwijl niet-invasieve en externe programmeerbaarheid behoudenblijven. In het volgende protocol beschrijven we de stappen voor de implementatie van deze PEMF-therapie in een rat full-thickness wondmodel, inclusief het toepassen van het apparaat, stimulatieregime en uitkomstbeoordeling.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

Alle dierprocedures zijn goedgekeurd door het Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) van de Jiangnan Universiteit (JN. No2025-0630S0360-915[408]). We hebben het protocol toegepast met mannelijke SD-ratten (6-8 weken oud, ongeveer 200-250 g). Voor de experimenten werden ratten individueel gehuisvest met vrije toegang tot voedsel en water, onderhouden volgens een licht/donkercyclus van 12 uur, volgens de Gids voor de Verzorging en het Gebruik van Laboratoriumdieren.

1. Creatie van excisiewonden met volledige dikte

  1. Bereid het dieren- en operatieveld voor.
    1. Induceer anesthesie met 3-4% isofluraan in een inductiekamer. Na verlies van de rechtstaande reflex moet je de narcose op ~2% houden via de neuskegel.
    2. Plaats de rat in buikligging op een steriel chirurgisch oppervlak. Schaf het dorsale thoracale gebied (schouderbladen tot midden van de lumbale streek, inclusief de flanken) met een elektrische knipper.
    3. OPMERKING: Verwijder de vacht van minstens 5 × 5 cm aan elke kant van de middenlijn om vrij chirurgische toegang en het plaatsen van de spiraal te garanderen.
    4. Desinfecteer het geschoren gebied met 70% ethanol gevolgd door een iodoforoplossing. Herhaal de ethanol/jodium-scrub drie keer, eindig met jodium.
    5. Bedek het operatieveld met steriel gaas, zodat alleen de geplande wondplekken blootliggen.
  2. Creëer bilaterale excisiewonden met volledige dikte.
    1. Maak twee cirkels van 2 cm diameter op de dorsale flanken met een steriele chirurgische marker, waarbij je er één aan elke kant van de middenlijn achter de voorpoten plaatst.
      OPMERKING: Zorg ervoor dat beide cirkels even groot en symmetrisch gepositioneerd zijn om vergelijkingen binnen het diermogelijk te maken 14,15.
    2. Verwijder het gemarkeerde ronde huidgebied met een steriele schaar of een scalpel. Verwijder de epidermis, dermis en panniculus carnosus om een wond van volledige dikte te creëren (~3,14 cm²).
    3. Bereik hemostase door zachte druk uit te oefenen met steriel gaas. Maak een identieke 2 cm wond op de contralaterale flank met dezelfde techniek.
      OPMERKING: Het wondbed moet bestaan uit blootgestelde fascia of spier zonder resthuid.
    4. Dien postoperatieve analgesie toe direct na wondvorming (bijvoorbeeld lidocaïne 4 mg/kg subcutaan).
  3. Wijs experimentele groepen toe.
    1. Gebruik een ontwerp binnen het onderwerp waarbij één wond PEMF-behandeling krijgt en de contralaterale wond als controle dient.
    2. Voeg een aparte cohort toe die een nepapparaat (identieke niet-gevoede spoel) ontvangt om de aanwezigheid van het apparaat te controleren.
    3. Onderhoud onbehandelde of schijnbehandelde bedieningselementen om elektromagnetische effecten te onderscheiden van hanterings- of verbandeffecten.

2. Toepassing van het PEMF-apparaat

  1. Verbind de wond en plaats de spiraal.
    1. Breng steriel, dun gaas of semipermeabel film direct over de wond die bestemd is voor PEMF-behandeling. Zorg voor volledige dekking van het wondbed.
    2. Plaats de flexibele koperen spoelpatch over de verbonden wond (Figuur 1). Centreer de spoel zodat de wond onder het midden van de spoel ligt.
      OPMERKING: De spoeldiameter (~5 cm) kan verder reiken dan de wondranden; Zorg ervoor dat de wond binnen de effectieve magnetische veldzone blijft.
  2. Zet de spoel vast.
    1. Bevestig de spiraal met medisch lijmtape die zachtjes om de romp is gewikkeld. Houd nauw contact tussen de spiraal en het verband zonder de borstbal samen te drukken.
    2. Plaats indien nodig een flexibele aluminium strip over de spoel om de positie te stabiliseren. Vermijd het beperken van de ademhaling of lokale bloedtoevoer.
    3. Leid de draadjes weg van het lichaam (bijvoorbeeld richting het hoofd) om verstrikking te voorkomen.
  3. Geef PEMF-stimulatie.
    1. Sluit de spoel aan op de PCB-controller (Figuur 2) en activeer het apparaat. Stel de stimulatieparameters in op een frequentie van 30 Hz en ~1,3 mt magnetische veldsterkte voor 60 minuten per dag.
    2. Voer stimulatiesessies elke dag op hetzelfde tijdstip uit (±1 uur) om consistente intervallen te behouden.
      OPMERKING: Deze parameters zijn geselecteerd op basis van orthogonale CCK-8 screening (0,25-1,3 mT, 10-40 Hz, 30-90 min/dag, Tabel 1) waarbij 1,3 mT, 30 Hz en 60 min/dag optimaal zijn geïdentificeerd (Tabel 2).
    3. Plaats een identieke inactieve spoel over de controlewond gedurende 1 uur om schijnbehandeling te bieden. Markeer duidelijk de sham coil om verwarring te voorkomen.
  4. Verwijder het apparaat en inspecteer de wond.
    1. Zet de controller uit na 60 minuten. Verwijder de spoel en de lijmmaterialen voorzichtig.
    2. Controleer de wond op bloedingen, oedeem of bijwerkingen. Vervang het steriele gaas indien nodig.
      OPMERKING: De oppervlaktetemperatuur van de spoel blijft tijdens 1 uur stimulatie nabij de omgeving; er werd geen significante verwarming waargenomen.
  5. Bied zorg na de behandeling.
    1. Pas een Elizabethaanse halsband aan om zelftrauma te voorkomen. Zorg voor een goede pasvorm zonder de ademhaling of voeding te belemmeren.
    2. Wikkel gaas lichtjes om de achterpoten om het krabben van rugwonden te verminderen.
    3. Houd de rat in de gaten totdat hij volledig hersteld is van de narcose. Blijf pijnstiller gebruiken (bijvoorbeeld lidocaïne 4 mg/kg elke 12 uur gedurende 2-3 dagen of volgens het institutionele protocol).
    4. Herhaal dagelijks PEMF-behandelingen gedurende de studieduur (bijvoorbeeld 14 dagen).

3. Wondmonitoring en gegevensverzameling

  1. Maak wondbeelden.
    1. Foto van verwondingen op 0, 3, 7, 10 en 14 dagen na verwonding. Doof de dieren licht indien nodig om beweging te voorkomen.
    2. Voeg een meetschaal toe aan elke afbeelding en plaats de camera loodrecht op de wond op een vaste afstand14,15.
  2. Meet het wondoppervlak.
    1. Kalibreer de beeldschaal in ImageJ met behulp van de referentieliniaal. Traceer wondmarges om de oppervlakte in mm² te berekenen.
    2. Noteer het wondgebied op elk tijdstip en bereken het percentage wondsluiting ten opzichte van de basislijn.
    3. Vergelijk PEMF-behandelde en controlewonden kwantitatief.
  3. Oogst weefsel voor histologie (optioneel).
    1. Euthanaser dieren op het experimentele eindpunt volgens door IACUC goedgekeurde procedures.
    2. Verwijder wondweefselmonsters en fixeer formaline voor histologische verwerking.
    3. Voer paraffine-inbedding en kleuring uit (bijv. H&E, Masson's tricroom) om collageenafzetting, re-epithelialisatie en angiogenesete beoordelen 13,16.

4. Data-analyse en interpretatie

  1. Genereer wondsluitingscurves.
    1. Plot percentage wondafsluiting over de tijd voor elke groep.
    2. Bereken de genezingssnelheid en de tijd tot vooraf gedefinieerde sluitingsdrempels.
  2. Voer statistische analyses uit.
    1. Verzamel gegevens over wondgebieden voor alle dieren en bereken het gemiddelde ± SD op elk tijdstip.
    2. Bevestig normaliteit (Shapiro-Wilk test) en homogeniteit van variantie (Levene-test).
    3. Analyseer verschillen met tweerichtings-ANOVA met de factoren "Behandeling" en "Tijd." Voer Tukey's post hoc tests uit als significante interactie wordt gedetecteerd.
    4. Definieer statistische significantie als *p < 0,05 en **p < 0,01.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

In dit full-thickness rat wound-model resulteerde dagelijkse PEMF-therapie via een flexibele spiraalpatch in een aanzienlijk snellere wondsluiting dan bij controles. Om het effect rigoureus te evalueren, werden ratten ingedeeld in drie groepen op basis van het experimentele ontwerp uit het Protocolgedeelte: een controlegroep binnen het proefpersoon (waarbij elke rat één met PEMF behandelde wond en één contralaterale onbehandelde wond had, gegevens samengevoegd voor analyse), een nepcontr...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Kritieke stappen zijn onder andere het creëren van symmetrische wonden van volledige dikte, ervoor zorgen dat de spiraalpatch plat ligt op een steriele barrière zonder openingen, en het behouden van een consistente dagelijkse blootstelling; Afwijkingen kunnen de veldlevering verminderen en de variabiliteit in genezingsuitkomsten vergroten.

Dit werk kent verschillende beperkingen waarmee rekening moet worden gehouden, bij het interpreteren van de bevindingen en...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs verklaren dat zij geen belangenconflicten of financiële belangen hebben in de producten of apparaten die in deze studie worden gebruikt. Het beschreven aangepaste PEMF-apparaat is bedoeld voor onderzoeksdoeleinden en niet commercieel verbonden.

Dankbetuigingen

Wij danken Dr. Zhang voor de inzichtelijke discussies en Dr. Fu voor de hulp bij dierenverzorging en histologie. Dit werk werd ondersteund door (2022YFC3006200) het Nationaal Key R&D-programma van China. De auteurs erkennen ook het personeel van de Wuxi School of Medicine van de Jiangnan Universiteit voor hun steun tijdens de in vivo experimenten.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
96-well cell culture platesBaiDiH908002Voor CCK-8 assay
ADHESION MICROSCOPE SLIDES CITOTESTOP/N.80312-3161Uitrusting voor  H&E/Masson staining
Analgesic (Lidocaine Hydrochloride Injection)HUAMU70011657Opioïd analgeticum, 4 mg/kg (voor pijnbestrijding)
Anesthesia machineRWD Life Science (Shenzhen, CN)R520-Iso Isofluraane verdamper met zuurstoftoevoer
Automated immunohistochemical staining machineLeica21.2201 geautomatiseerde immunohistochemische staining 
Biopsy punch (20 mm)Integra Miltex#33-37Circulaire huid punch, 2 cm diameter
Camera, digitalHuawei Mate 70 proN/A≥12 MP voor wondbeeldvorming
CD31 antibodyAbcamab182981Endotheelmarker voor IHC (Figuur 4B)
CD34 antibodyAbcamab81289Endotheelmarker voor IHC (Figuur 4B)
Cell Counting Kit-8 (CCK-8)BiosharpBS350BGebruikt voor in vitro PEMF parameter screening (OD450)
Cell culture dish (10 cm)BaiDiH80200410 cm (100 mm) weefselcultuur schaal voor fibroblast cultuur 
Cell culture medium (bijv. DMEM + FBS)BaiDiL100-500Voor fibroblast cultuur in CCK-8 screen
CO2 incubatorThermoBB150-2TCS-LVoor fibroblast cultuur
Coil, flexibele koperOp maat gemaakt (in-house)N/ASpiraalvormige gedrukte spoel (5 cm dia., polyimide)
Controller board (PEMF generator)Op maat gemaakt (in-house ontwerp)N/AAangepaste PCB, drijft spoel aan op 30 Hz, ~1.3 mT
Elektrisch haarklemWahl of Oster (huisdierverzorging)Model 9160 Huisdierverzorging klem voor het scheren van vacht
Elizabethan collar (knaagdier)MukeBioMK-EC-01Voorkomt wondinterferentie
Embedding StationEpredia HistoStarA81000002Verwerking voor histologie (indien uitgevoerd)
 gezichtsmaskervedengV531596Onderhoud anesthesie
Fibroblasten (cellijn L929)ProcellCL-0137Cellen gebruikt voor CCK-8 proliferatie screening
Finite element simulatie software (bijv. COMSOL Multiphysics)COMSOLCM010004Magneetveld simulatie (Figuur 5B-C)
Flexibele aluminium strip spalkdeargo1592Ondersteuning om spoel verplaatsing te voorkomen
PincetMajestic01625Voor het hanteren van huid en verbanden tijdens operatie
Hematoxyline & Eosine (H&E) Automatische verf en verzegeling uniDRS-Prisma-P+FILM61770249Verbruiksartikel voor routine histologie staining
Beeldanalyse softwareNational Institutes of HealthVersie 1.54 Voor wondgebied meting (bijv. ImageJ)
Beeldanalyse softwareNational Institutes of HealthVersie 1.54Voor wondgebied meting (bijv. ImageJ)
InductiekamerRWD Life Science (Shenzhen, CN)802-00132-00Isofluraane anesthesie inductie
Infrarood thermische beeldvorming cameraHIKMICROH11Monitor spoel oppervlakte temperatuur (Figuur 5A)
Jodium Povidone Desinfectant 10%HYNAUTN/AHuid antisepticum (iodofoor)
IsofluraanRWD Life Science (Shenzhen, CN)20037015Inhalatie anestheticum (USP grade)
Lidocaine Injectie 10%SANMAN/AVoor postoperatieve pijnbestrijding
Masson's trichrome staining kitBASOC250202Verbruiksartikel voor collageen/ECM visualisatie
Medische huid marker en liniaalTondausN/AOm schaal in wondfoto's op te nemen
Microplate readerThermoA51119500CVoor OD450 meting in CCK-8 assay
MicrotoomEpredia HM 340E23900670Sectie voor histologie/IHC (indien uitgevoerd)
Polyformaldehyde weefsel fixatieshare-bioSB-C009Fixatie van dierlijk weefsel specimens
Rat housing kooiFengQiaoCP-JMStandaard rat housing kooi voor individuele huisvesting.
Ratten, Sprague Dawley (mannetje, 6–8 weken)WeiJingyu SUZHOUSCXK2024-0004200–250 g; individueel gehuisvest; IACUC-goedgekeurd gebruik
SchaarJinhuan35W0602Voor excisie wond creatie
Semipermeabele film dressingZDQ20189Alternatieve wond barrière
Statistische analyse software (bijv. GraphPad Prism of R)Software Mackeiv10.6.9(890)Twee-weg ANOVA en post hoc meerdere vergelijkingen
Steriele gaasZD3141626Wond dressing/beschermende barrière
Steriele chirurgische kleedZDV271617Om het chirurgische veld te draperen na huid voorbereiding
Chirurgische schaarMajestic01627Voor excisie wond creatie
Spuiten en naaldenMINANK20193141643Voor subcutaan analgeticum toediening
Whole-slide scanner3DHISTECHN/ADigitale slide scanning

Referenties

  1. Guo, S., Dipietro, L. A. Factors affecting wound healing. J Dent Res. 89 (3), 219-229 (2010).
  2. Pilla, A. A. Nonthermal electromagnetic fields: From first messenger to therapeutic applications. Electromagn Biol Med. 32 (2), 123-136 (2013).
  3. Gualdi, G., Costantini, E., Reale, M., Amerio, P. Wound repair and extremely low frequency-electromagnetic field: Insight from in vitro study and potential clinical application. Int J Mol Sci. 22 (9), 5037(2021).
  4. Su, D. B., Zhao, Z. X., Yin, D. C., Ye, Y. J. Promising application of pulsed electromagnetic fields on tissue repair and regeneration. Prog Biophys Mol Biol. 187, 36-50 (2024).
  5. Markov, M. S. Pulsed electromagnetic field therapy history, state of the art and future. Environmentalist. 27 (4), 465-475 (2007).
  6. Funk, R. H., Monsees, T., Ozkucur, N. Electromagnetic effects-from cell biology to medicine. Prog Histochem Cytochem. 43 (4), 177-264 (2009).
  7. Peng, L., et al. The effect of pulsed electromagnetic fields on angiogenesis. Bioelectromagnetics. 42 (3), 250-258 (2021).
  8. Callaghan, M. J., et al. Pulsed electromagnetic fields accelerate normal and diabetic wound healing by increasing endogenous FGF-2 release. Plast Reconstr Surg. 121 (1), 130-141 (2008).
  9. Goudarzi, I., Hajizadeh, S., Salmani, M. E., Abrari, K. Pulsed electromagnetic fields accelerate wound healing in the skin of diabetic rats. Bioelectromagnetics. 31 (4), 318-323 (2010).
  10. Kwan, R. L., et al. Pulsed electromagnetic field therapy promotes healing and microcirculation of chronic diabetic foot ulcers: A pilot study. Adv Skin Wound Care. 28 (5), 212-219 (2015).
  11. Tabakan, I., Yuvacı, A. U., Taştekin, B., Öcal, I., Pelit, A. The healing effect of pulsed magnetic field on burn wounds. Burns. 48 (3), 649-653 (2022).
  12. Liu, S., et al. Magnetic field-assisted conductive nerve guidance conduit enabling peripheral nerve regeneration with wireless electrical stimulation. Adv Funct Mater. 35 (34), 2416548(2025).
  13. Zhu, S., et al. Magnetically controlled strategies for enhanced tissue vascularization. Adv Funct Mater. 34 (34), 2401856(2024).
  14. Trujillo, A. N., Kesl, S. L., Sherwood, J., Wu, M., Gould, L. J. Demonstration of the rat ischemic skin wound model. J Vis Exp. (98), e52637(2015).
  15. Galiano, R. D., Michaels, J. T., Dobryansky, M., Levine, J. P., Gurtner, G. C. Quantitative and reproducible murine model of excisional wound healing. Wound Repair Regen. 12 (4), 485-492 (2004).
  16. Strauch, B., et al. Pulsed magnetic fields accelerate cutaneous wound healing in rats. Plast Reconstr Surg. 120 (2), 425-430 (2007).
  17. Lv, H., et al. Magnetic fields as a potential therapy for diabetic wounds based on animal experiments and clinical trials. Cell Prolif. 54 (3), e12982(2021).
  18. Yin, Y., et al. The effects of a pulsed electromagnetic field on the proliferation and osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells. Med Sci Monit. 24, 3274-3282 (2018).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

PEMF therapievolledige dikte wondenwondgenezing van de huidrattenwondmodelfibroblastproliferatieregeneratieve geneeskundemeting van het wondoppervlakgelokaliseerde PEMF stimulatiegeprinte koperen spoel
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.