Artigo de método

Cicatrização aprimorada por Patch de Bobina Eletromagnética Flexível de Feridas de Pele de Espessura Total em Ratos

DOI:

10.3791/69605

⸱

27 de fevereiro de 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

Neste artigo

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Esse protocolo demonstra um método para criar feridas circulares de pele de espessura total em ratos e melhorar sua cicatrização usando um coilpatch de cobre flexível que fornece um campo eletromagnético pulsado.

Resumo

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Feridas crônicas e grandes na pele apresentam desafios clínicos significativos devido à cicatrização tardia e alto risco de infecção. A terapia por campo eletromagnético pulsado (PEMF) é uma abordagem não invasiva que pode promover a reparação tecidual. Este estudo descreve um protocolo modelo reprodutível de enrolamento de rato usando um patch flexível de bobina de cobre impresso conectado a um controlador personalizado de PCB para fornecer estimulação PEMF localizada em feridas dorsais de espessura total. A ferida contralateral serviu como controle não tratado. A progressão da cicatrização foi avaliada por meio de fotografias regulares e medições da área da ferida. O protocolo oferece um sistema prático e adaptável para avaliar e otimizar terapias baseadas em PEMF in vivo em diversas condições, com foco na aplicação localizada e ajuste de parâmetros para medicina regenerativa. A seleção dos parâmetros baseou-se em uma tela ortogonal CCK-8 de proliferação de fibroblastos que testou 0,25-1,3 mT, 10-40 Hz e 30-90 min/dia; a análise de efeito principal identificou 1,3 mT, 30 Hz e 60 min/dia como os níveis ideais, adotados para testes in vivo .

Introdução

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Feridas cutâneas crônicas (como úlceras diabéticas) são uma preocupação crescente de saúde, frequentemente levando a cicatrização prejudicada, infecção ouamputação 1. Tratamentos tradicionais podem ser prolongados e caros, o que gera interesse em terapias complementares que possam acelerar a reparação dos tecidos2. A terapia de campos eletromagnéticos é uma dessas abordagens, que é não invasiva e demonstrou efeitos pró-cura tanto em contextos pré-clínicos quanto clínicos 2,3,4,5. Campos eletromagnéticos pulsados (PEMFs) na faixa de frequência extremamente baixa (~1-100 Hz) podem estimular processos celulares importantes para o reparo, incluindo angiogênese e liberação de fatoresde crescimento 2,6,7.

Por exemplo, a exposição ao PEMF acelerou significativamente o fechamento de feridas em roedores diabéticos e saudáveis ao aumentar o fator de crescimento de fibroblastos-2 (FGF-2) e aumentar a angiogênese8. De forma semelhante, no modelo de cicatrização comprometida (por exemplo, ratos diabéticos), o tratamento com PEMF demonstrou melhorar as taxas de cicatrização e aumentar a resistência à tração dos tecidosrecém-formados 9. Clinicamente, a terapia com PEMF tem sido explorada em pacientes com feridas crônicas. Um ensaio piloto randomizado em pacientes diabéticos com úlcera no pé relatou aumento do fluxo sanguíneo microcirculatório e uma tendência para o fechamento mais rápido da ferida sob exposição aPEMF 10. De modo geral, a PEMF também mostrou efeitos benéficos em outros tipos de feridas, por exemplo, melhora na cicatrização foi observada em queimaduras tratadas com campos magnéticospulsados 11. Esses estudos destacam coletivamente o potencial da estimulação eletromagnética como terapia complementar para o cuidado deferidas 8,9,10,11.

Comparado aos estimuladores convencionais com fio, a atuação magnética elimina a necessidade de conectores transcutâneos e reduz o risco de complicações relacionadas ao hardware. Sistemas magnéticos sem fio alcançaram estimulação específica do tecido em outros contextos, por exemplo, um condutor condutor de guia nervosa pode gerar microcorrentes induzidas sob um campo magnético alternado, com a amplitude da corrente determinada indiretamente pelos parâmetrosdo campo 12. Estratégias magnéticas também podem apoiar a vascularização — um gargalo crítico na cicatrização da pele — porque campos magnéticos estáticos ou dinâmicos, sozinhos ou em combinação com biomateriais magneticamente responsivos, demonstraram modular o comportamento endotelial e a sinalizaçãoangiogênica 13. Esses precedentes motivaram nosso desenvolvimento de uma abordagem vestível: um patch de bobina conforme e removível que concentra PEMF no leito da ferida, preservando a não invasividade e a programabilidadeexterna 12,13. No protocolo a seguir, detalhamos os passos para implementar essa terapia PEMF em um modelo de ferida de espessura total em ratos, incluindo aplicação do dispositivo, regime de estimulação e avaliação de resultados.

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Protocolo

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Todos os procedimentos com animais foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidado e Uso de Animais (IACUC) da Universidade de Jiangnan (JN. Nº2025-0630S0360-915[408]). Implementamos o protocolo usando ratos machos SD (6-8 semanas de idade, aproximadamente 200-250 g). Antes da experimentação, os ratos eram alojados individualmente com acesso livre a comida e água, mantidos em um ciclo de 12 horas de luz/escuro, de acordo com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório.

1. Criação de feridas excisionais de espessura total

  1. Prepare o campo animal e cirúrgico.
    1. Induza anestesia com isoflurano a 3-4% em uma câmara de indução. Após a perda do reflexo de endireitamento, mantenha a anestesia em ~2% pelo cone nasal.
    2. Coloque o rato em posição prona sobre uma superfície cirúrgica estéril. Raspe a região torácica dorsal (das omoplatas até a região lombar média, incluindo os flancos) usando uma máquina de cortar elétrica.
    3. NOTA: Remova pelos de pelo de pelo menos 5 × 5 cm de cada lado da linha média para permitir acesso cirúrgico claro e colocação de coils.
    4. Desinfete a área raspada com etanol a 70% seguido de solução de iodóforo. Repita a esfoliação de etanol/iodo três vezes, terminando com iodo.
    5. Cubra o campo cirúrgico com gaze estéril, deixando expostos apenas os locais planejados da ferida.
  2. Crie feridas excisionais bilaterais de espessura total.
    1. Delinee dois círculos de 2 cm de diâmetro nas laterais dorsais usando um marcador cirúrgico estéril, posicionando um de cada lado da linha média atrás dos membros anteriores.
      NOTA: Certifique-se de que ambos os círculos sejam iguais em tamanho e posicionados simetricamente para permitir a comparação dentro do animal14,15.
    2. Retire a área circular marcada da pele usando tesoura estéril ou um bisturi. Remova a epiderme, derme e pânniculus carnoso para criar uma ferida de espessura total (~3,14 cm²).
    3. Alcance a hemostasia aplicando uma pressão suave com gaze estéril. Crie uma ferida idêntica de 2 cm no flanco contralateral usando a mesma técnica.
      NOTA: O leito da ferida deve consistir de fáscia ou músculo expostos, sem derme residual.
    4. Administrar analgesia pós-operatória imediatamente após a formação da ferida (por exemplo, lidocaína 4 mg/kg subcutânea).
  3. Atribua grupos experimentais.
    1. Use um desenho dentro do sujeito, no qual uma ferida recebe tratamento com PEMF e a ferida contralateral serve como controle.
    2. Inclua uma coorte separada recebendo um dispositivo simulado (bobina idêntica e não alimentada) para controlar a presença do dispositivo.
    3. Mantenha controles não tratados ou tratados simulados para distinguir os efeitos eletromagnéticos dos efeitos de manuseio ou curativo.

2. Aplicação do dispositivo PEMF

  1. Trate o ferimento e posicione o SPIR.
    1. Coloque gaze fina estéril ou filme semipermeável diretamente sobre a ferida designada para tratamento com PEMF. Garanta cobertura completa do leito da ferida.
    2. Posicione o retalho flexível da bobina de cobre sobre a ferida enfaixada (Figura 1). Centralize a bobina de modo que a ferida fique abaixo do meio da bobina.
      NOTA: O diâmetro da bobina (~5 cm) pode se estender além das margens do enrolamento; Certifique-se de que a ferida permaneça dentro da zona de campo magnético efetivo.
  2. Prenda a bobina.
    1. Prenda a bobina usando fita adesiva de grau médico enrolada suavemente ao redor do torso. Mantenha contato próximo entre a bobina e o curativo sem comprimir o tórax.
    2. Coloque uma tira de alumínio flexível sobre a bobina para estabilizar a posição, se necessário. Evite restringir a respiração ou o fluxo sanguíneo local.
    3. Desvie os fios de derivação para longe do corpo (por exemplo, em direção à cabeça) para evitar emaranhamento.
  3. Administre estimulação com PEMF.
    1. Conecte a bobina ao controlador da PCB (Figura 2) e ative o dispositivo. Ajuste os parâmetros de estimulação para frequência de 30 Hz e ~1,3 mT de intensidade do campo magnético por 60 min/dia.
    2. Realize sessões de estimulação no mesmo horário todos os dias (±1 hora) para manter intervalos consistentes.
      NOTA: Esses parâmetros foram selecionados com base na triagem ortogonal CCK-8 (0,25-1,3 mT, 10-40 Hz, 30-90 min/dia, Tabela 1) identificando 1,3 mT, 30 Hz e 60 min/dia como ótimos (Tabela 2).
    3. Coloque uma bobina inativa idêntica sobre a ferida de controle por 1 hora para fornecer tratamento simulado. Marque claramente a bobina falsa para evitar confusão.
  4. Remova o dispositivo e inspecione o ferimento.
    1. Desligue o controle após 60 minutos. Remova cuidadosamente a bobina e os materiais adesivos.
    2. Inspecione a ferida para detectar sangramento, edema ou efeitos adversos. Troque a gaze estéril, se necessário.
      NOTA: A temperatura da superfície da bobina permanece próxima à ambiente durante 1 h de estimulação; Não foi observado aquecimento significativo.
  5. Ofereça cuidados pós-tratamento.
    1. Coloque uma coleira elisabetana para evitar auto-traumas. Garanta o ajuste adequado sem prejudicar a respiração ou a alimentação.
    2. Enrole levemente gaze ao redor dos membros posteriores para reduzir o arranhão das feridas dorsais.
    3. Monitore o rato até se recuperar totalmente da anestesia. Continue com a analgesia (por exemplo, lidocaína 4 mg/kg a cada 12 horas por 2-3 dias ou conforme protocolo institucional).
    4. Repita os tratamentos diários de PEMF durante toda a duração do estudo (por exemplo, 14 dias).

3. Monitoramento de feridas e coleta de dados

  1. Capturar imagens de ferimentos.
    1. Fotografe ferimentos em 0, 3, 7, 10 e 14 dias após o ferimento. Anestesie levemente os animais, se necessário, para evitar movimentos.
    2. Inclua uma escala de medição em cada imagem e posicione a câmera perpendicular ao ferimento a uma distânciafixa 14,15.
  2. Meça a área da ferida.
    1. Calibre a escala da imagem no ImageJ usando a régua de referência. Trace margens de ferida para calcular a área em mm².
    2. Registre a área da ferida em cada ponto de tempo e calcule a porcentagem de fechamento da ferida em relação à linha de base.
    3. Compare quantitativamente feridas tratadas por PEMF e de controle.
  3. Colhe tecido para histologia (opcional).
    1. Eutanasiar os animais no ponto final experimental de acordo com procedimentos aprovados pela IACUC.
    2. Retirar amostras de tecido da ferida e fixar em formalina para processamento histológico.
    3. Realizar a incorporação e coloração com parafina (por exemplo, H&E, Tricromo de Masson) para avaliar deposição de colágeno, reepitelização eangiogênese 13,16.

4. Análise e interpretação de dados

  1. Gerar curvas de fechamento de ferida.
    1. Plote o fechamento percentual de feridas ao longo do tempo para cada grupo.
    2. Calcule a taxa de cicatrização e o tempo até os limiares de fechamento pré-definidos.
  2. Realize uma análise estatística.
    1. Compile dados de área da ferida para todos os animais e calcule a média ± SD em cada momento de tempo.
    2. Confirme normalidade (teste de Shapiro-Wilk) e homogeneidade de variância (teste de Levene).
    3. Analise as diferenças usando ANOVA bidirecional com os fatores "Tratamento" e "Tempo". Realize os testes post hoc de Tukey se for detectada uma interação significativa.
    4. Defina significância estatística como *p < 0,05 e **p < 0,01.

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Resultados

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Neste modelo de ferida de rato de espessura total, a terapia diária com PEMF via um patch flexível resultou em fechamento significativamente mais rápido da bobina em comparação com os controles. Para avaliar rigorosamente o efeito, os ratos foram alocados em três grupos com base no desenho experimental descrito na seção do Protocolo: um grupo controle dentro do sujeito (onde cada rato tinha uma ferida tratada com PEMF e uma ferida contralateral não tratada, dados agrupados para análise),...

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Discussão

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Passos críticos incluem a criação de feridas simétricas de espessura total, garantir que o remendo da bobina fique plano sobre uma barreira estéril sem folgas e manter uma exposição diária consistente; Desvios podem reduzir a entrega no campo e aumentar a variabilidade nos resultados da cicatrização.

Este trabalho apresenta várias limitações que devem ser consideradas ao interpretar os achados e avaliar o potencial translacional. Primeiro, o protocolo foi demo...

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Divulgações

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Os autores declaram que não possuem conflitos de interesse ou interesses financeiros nos produtos ou dispositivos utilizados neste estudo. O dispositivo PEMF personalizado descrito é para fins de pesquisa e não é comercialmente afiliado.

Agradecimentos

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Agradecemos ao Dr. Zhang pelas discussões perspicazes e ao Dr. Fu pela ajuda com o cuidado animal e a histologia. Esse trabalho foi apoiado pelo Programa Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento (2022YFC3006200) da China. Os autores também reconhecem a equipe da instalação veterinária da Wuxi School of Medicine, Universidade de Jiangnan, pelo apoio durante os experimentos in vivo .

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Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo
NomeEmpresaNúmero de catálogoComentários
Placas de cultura celular de 96 poçosBaiDiH908002Para o ensaio CCK-8
LÂMINAS DE MICROSCÓPIO DE ADESÃO  CITOTESTOP/N.80312-3161Equipamentos para   H& Coloração E/Masson
Analgésico (Injeção de Cloridrato de Lidocaína)HUAMU70011657Analgésico opioide, 4 mg/kg (para controle da dor)
Máquina de anestesiaCiências da Vida RWD (Shenzhen, CN)R520-ISO Vaporizador de isoflurano com suprimento de oxigênio
Máquina automatizada de coloração imunohistoquímicaLeica21.2201  coloração imunohistoquímica automatizada  
Punção de biópsia (20 mm)Integra Miltex#33-37Punção circular de pele, 2 cm de diâmetro
Câmera, digitalHuawei Mate 70 ProN/A≥ 12 MP para imagem de feridas
Anticorpo CD31Abcamab182981Marcador endotelial para IHC (Figura 4B)
Anticorpo CD34Abcamab81289Marcador endotelial para IHC (Figura 4B)
Kit de Contagem de Células-8 (CCK-8)BiosharpBS350BUsado para triagem in vitro dos parâmetros PEMF (OD450)
Prato de cultura celular (10 cm)BaiDiH802004Recipiente de cultura de tecidos de 10 cm (100 mm) para cultura de fibroblastos  
Meio de cultivo celular (por exemplo, DMEM + FBS)BaiDiL100-500Para cultura de fibroblastos na triagem CCK-8
Incubadora de CO2TermodinâmicaBB150-2TCS-LPara cultura de fibroblastos
Bobina, cobre flexívelFabricado sob medida (internamente)N/ABobina impressa em espiral (5 cm de diâmetro, poliimida)
Placa controladora (gerador PEMF)Construção personalizada (design interno)N/APCB customizada, aciona a bobina a 30 Hz, ~1,3 mT
Aparador elétrico de cabeloWahl ou Oster (tosa de pets)Modelo 9160 Máquina de tosa animal para raspar pelos
Colar elisabetano (roedor)MukeBioMK-EC-01Prevenir interferência de feridas
Estação de IncorporaçãoEpredia HistoStarA81000002Processamento para histologia (se realizado)
  Máscara facialvedengV531596Mantenha a anestesia
Fibroblastos (linhagem celular L929)ProcellCL-0137Células usadas para a triagem de proliferação de CCK-8
Software de simulação por elementos finitos (por exemplo, COMSOL Multiphysics)COMSOLCM010004Simulação de campo magnético (Figura 5B-C)
Tala flexível de alumíniodeargo1592Suporte para evitar o deslocamento da bobina
PinçasMajestic01625Para manuseio da pele e curativos durante a cirurgia
Hematoxilina & Eosina (H&; E) Unidade automática de tingimento e vedaçãoDRS-Prisma-P+FILM61770249Consumível para coloração histológica rotineira
Software de análise de imagensInstitutos Nacionais de SaúdeVersão 1.54 Para medição da área da ferida (por exemplo, ImageJ)
Software de análise de imagensInstitutos Nacionais de SaúdeVersão 1.54Para medição da área da ferida (por exemplo, ImageJ)
Câmara de induçãoCiências da Vida RWD (Shenzhen, CN)802-00132-00Indução da anestesia por isoflurano
Câmera de imagem térmica infravermelhaHIKMICROH11Monitore a temperatura da superfície da bobina (Figura 5A)
Desinfetante de Povidona de Iodo 10%HYNAUTN/AAntisséptico de pele (iodóforo)
IsofluranoCiências da Vida RWD (Shenzhen, CN)20037015Anestésico inalável (grau USP)
Injeção de Lidocaína 10%SANMAN/APara analgesia pós-operatória
Kit de coloração tricroma da MassonBASOC250202Consumível para visualização de colágeno/ECM
Marcador e Régua Médica de PeleTondausN/AIncluir escala em fotografias de feridas
Leitor de microplacasTermodinâmicaA51119500CPara medição OD450 no ensaio CCK-8
MicrotomeEpredia HM 340E23900670Cesariana para histologia/IHC (se realizada)
Fixador tecidual de poliformaldeídocompartilhar-bioSB-C009Fixação de amostras de tecido animal
Gaiola de abrigo para ratosFengQiaoCP-JMGaiola padrão para alojamento individual de ratos.
Rats, Sprague Dawley (masculino, 6– 8 semanas)WeiJingyu SUZHOUSCXK2024-0004200– 250 g; alojados individualmente; Uso aprovado pela IACUC
BisturiJinhuan35W0602Para criação de feridas excisionais
Revestimento semipermeável de filmeZDQ20189Barreira alternativa de feridas
Software de análise estatística (por exemplo, GraphPad Prism ou R)Software Mackeiv10.6.9(890)ANOVA bidirecional e comparações múltiplas post hoc
Gaze estérilZD3141626Curativo/barreira protetora de feridas
Cortinas cirúrgicas estéreisZDV271617Cobrir o campo cirúrgico após o preparo da pele
Tesoura cirúrgicaMajestic01627Para criação de feridas excisionais
Seringas e agulhasMINANK20193141643Para administração de analgésicos subcutâneos
Scanner de lâmina inteira3DHISTECHN/AEscaneamento digital de slides

Referências

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