生物电磁学、等离子体医学、医疗器械

1. 痛点问题

糖尿病患者伤口长期不愈合是糖尿病最严重的并发症之一，其病因涉及高血糖导致的神经末梢损害、微血管血液循环的异常、反复感染等多方面的因素。据统计，全球每 20 秒就有一例糖尿病患者因伤口不愈合导致的感染而截肢。

糖尿病患者中有相当比例会出现伤口长期不愈合的情况，因为伤口多发于肢体末端，以“糖尿病足”最为显著。“糖尿病足”有可能引起患者截肢甚至是死亡。糖尿病人慢性伤口的管理是临床的痛点，是医学界公认的亟待解决的临床问题。

2. 解决方案

本项成果针对糖尿病伤口，通过医工结合的跨学科合作研究，发展大气压冷等离子体放电技术。该技术能够产生大量的活性基团，与伤口组织细胞发生生物化学反应，促进机体自发生成具有抗炎与组织修复功能的关键细胞因子，从而促进糖尿病伤口的愈合，避免和降低伤口感染的风险，具有重要的临床意义。

3. 竞争优势分析

目前，对于糖尿病伤口的管理主要以清创和预防感染为主，比如负压引流、生物材料敷料等。有资料显示，通过在敷料中添加促进伤口愈合的细胞因子能够加速糖尿病伤口的愈合，但这种添加的物质属于外源性，长期效果并不明显。

而本项成果通过活性基团与伤口组织的作用激发机体自身产生内源性细胞因子，使伤口尽早结束炎症反应，进入增值和重整阶段。通过等离子体中的活性基团刺激组织新陈代谢，让其自身释放伤口愈合所需的生物物质，主动促进伤口愈合。

目前，已完成实验室样机、糖尿病动物模型验证，原理性发明专利已经申请并获批。

4. 市场应用前景

全球糖尿病医疗费用高达数千亿美元，其中糖尿病伤口不愈合，反复感染，反复住院，造成严重医疗资源挤兑，给国家和患者造成巨大的经费负担。

本项成果能够有效降低糖尿病伤口的再溃疡率，减少患者住院时间，降低患者伤口感染风险，降低患者截肢风险，降低患者死亡风险，从而产生巨大的社会和经济效益。

5. 发展规划

项目团队计划通过5年的时间，实现产品获得临床注册证。具体包括：招募工程团队，实验室样机工程化设计；产品定型，型式检验；产品评测并进入医疗器械审评程序，生物安全性实验，动物实验；产品获得临床实验许可证；产品获得临床注册证。

6. 知识产权情况

本项成果共申请相关发明专利7项，授权6项。

目前，项目团队在寻找合作伙伴，能够提供资金、场地，帮助招聘工程团队，共同将实验室样机转化为医疗器械产品。

本项目是多团队合作项目。其中一位团队负责人是清华大学基础医学院研究员。曾先后在中国科学院力学研究所、美国普渡大学、澳大利亚麦考瑞大学、莫纳什大学和悉尼大学工作。2007-2010 在中国科学院力学研究所担任副研究员职务。2014 年在清华大学医学院担任研究员职务至今。自 2010 年起，专注于医工结合和医疗器械的设计、优化与评价，包括但不限于：脑动脉瘤支架，左心室辅助泵以及等离子体皮肤治疗仪等。共发表各类学术文章 200 余篇，获得发明专利包括软件专利十余项。

另一位团队负责人是清华大学工物系长聘教授，博士生导师。主要从事气体放电等离子体非平衡协同输运机制的基础研究及其在等离子生物医学、空间等离子体环境地面模拟以及带电粒子输运等领域的应用研究工作。到目前为止，共在国际、国内学术期刊及学术会议上发表论文400余篇，在国内外会议上做邀请报告50余次，获得授权国家发明专利16项、软件著作权5项，研究结果被国内、外同行引用3500余次，H因子为30。

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