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  電刺激可以生發(fā)是已經(jīng)被證實(shí)了的，而這頂帽子的神奇之處在于嵌入了能夠利用機(jī)械能發(fā)電的納米貼片，每天佩戴即可生發(fā)。

  威斯康星大學(xué)麥迪遜分校王旭東（Xudong Wang）團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這款毛發(fā)生長刺激裝置，該裝置可以通過日常的身體動作來發(fā)電，并且該裝置微型化，可以被植入棒球帽中。
  9 月 10 日，這項(xiàng)讓“沙漠變綠洲”的研究發(fā)表在著名期刊《ACS 納米》（ACS Nano）上。

圖 | 這頂帽子嵌入了能夠通過機(jī)械能發(fā)電的納米貼片。（來源：Alex Holloway, University of Wisconsin–Madison）

大鼠 9 天長出 2 毫米毛發(fā)

  事實(shí)上，脫發(fā)患者有其他選擇。米諾地爾（minoxidil）和非那雄胺（finasteride)就是美國 FDA 批準(zhǔn)的外用涂液或吞服藥片，當(dāng)然還有植發(fā)手術(shù)。只是米諾地爾并非對所有人都有效，非那雄胺會減弱人的性欲，植發(fā)手術(shù)則讓人痛苦且費(fèi)用高昂。
  一種非侵入性、非藥物的、便捷的治療手段是人們期望的。溫和的低頻電脈沖刺激皮膚可以讓休眠的毛囊激活，這是一種非侵入性的生物效應(yīng)，可以通過增強(qiáng)鈣離子進(jìn)入跨膜離子通道向毛囊真皮乳頭細(xì)胞流動，促進(jìn)線粒體中 ATP 合成，激活蛋白激酶，刺激蛋白合成和細(xì)胞分裂。
  此前的電刺激生發(fā)裝置受到技術(shù)和電池限制，脫發(fā)患者需要每天花費(fèi)數(shù)小時(shí)與笨重的電刺激設(shè)備相伴。王旭東要解決佩戴便捷的困境。
  王旭東團(tuán)隊(duì)開發(fā)的這個(gè)無線電刺激貼片正是利用輕微的電刺激增強(qiáng)真皮細(xì)胞中的毛發(fā)生長因子。這款設(shè)備由兩個(gè)模塊組成，其一是有 2 個(gè)摩擦層的發(fā)電機(jī)，其二是提供交流電場的電極。

圖 | 電刺激貼片的構(gòu)成示意圖。（來源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

圖 | 電刺激貼片的使用示意圖。（來源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

圖 | 粉色框是電刺激貼片處理12天后的大鼠皮膚，其他框是對照。（來源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

  他們采用了一款納米發(fā)電機(jī)，可以從佩戴者日常運(yùn)動中收集能量來發(fā)電。這款貼片僅 1 毫米厚，由多層不同負(fù)荷的聚合物材料組成。研究人員將貼片附著在大鼠背部，其背部的彎曲和舒展帶動貼片摩擦發(fā)電。大鼠試驗(yàn)結(jié)果顯示，微弱電刺激的生發(fā)效果比米諾地爾還要好。在 9 天時(shí)間里，大鼠背部長出 2 毫米毛發(fā)，而同期的米諾地爾試驗(yàn)大鼠只長出 1 毫米毛發(fā)。

  究其機(jī)理，顯微鏡觀察大鼠皮膚發(fā)現(xiàn)，貼片似乎能夠釋放促進(jìn)毛發(fā)生長的角質(zhì)化細(xì)胞生長因子和血管內(nèi)皮生長因子而起作用。
  這是一款自主激活的裝置，簡單易用，且由于電脈沖溫和，所以副作用微弱。
  王旭東讓自己的父親成為第一個(gè)吃螃蟹的人。他把這個(gè)貼片植入到了一頂棒球帽中，那么貼片的摩擦材料在人的頭皮運(yùn)動中會生電。使用 1 個(gè)月后，已經(jīng)禿頭數(shù)年的王旭東父親長出了不少新發(fā)。
  這個(gè)裝置只能讓休眠的毛囊激活，而不會使光禿禿的頭頂重新生發(fā)。王旭東說，這個(gè)帽子只適合剛剛禿頂或頭發(fā)稀疏的人群，如果是已經(jīng)禿頂多年，則不適用。
  王旭東正在尋求這個(gè)產(chǎn)品原型在臨床進(jìn)行測試。

專訪王旭東：讓父親先行先試

  記者：你們?yōu)楹螘x擇這個(gè)研究方向？
  王旭東：十幾年來我一直在做人體機(jī)械能向電能的轉(zhuǎn)換這方面的工作，就是把人體的運(yùn)動轉(zhuǎn)換成為電能，然后把它作為電源來帶動可植入身體的醫(yī)療器械。數(shù)年前我們認(rèn)識到，人體很多機(jī)能可以由弱電來控制，比如說細(xì)胞的繁殖或者神經(jīng)刺激。
  我們就想，既然能夠通過人體來產(chǎn)生這些電能，我們能不能用它來給人體這些生理過程提供一個(gè)額外的幫助？
  那么人體的運(yùn)動和身體機(jī)能的調(diào)控就形成了一個(gè)完整的循環(huán)，所以我們做了一系列的工作。比如說我們做了一個(gè)可植入胃部的器械，可以通過胃的運(yùn)動來刺激迷走神經(jīng)來提供飽腹感，從而控制進(jìn)食來達(dá)到減肥的效果。還有一個(gè)工作就是通過人體皮膚小的震動或移動來產(chǎn)生一個(gè)電刺激，從而幫助皮膚傷口的恢復(fù)，那么傷口恢復(fù)的時(shí)間可以從 2 個(gè)星期縮短到 3 天。
  頭發(fā)也是皮膚的一部分，這是我們最近的一個(gè)工作。因?yàn)槲覀兌贾离姶碳τ诿壹?xì)胞吸收養(yǎng)分有幫助，然后我們就做了這個(gè)實(shí)驗(yàn)以后，發(fā)現(xiàn)效果很不錯(cuò)。
  記者：你們?yōu)楹芜x擇摩擦發(fā)電呢？
  王旭東：我想說的是，其實(shí)并不一定非得要摩擦發(fā)電，它只不過是我們的一個(gè)選項(xiàng)，也可以用別的方式，比如壓電、電磁等方式來將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電信號，關(guān)鍵是我們怎么把電勢控制好，把它用起來。
  記者：這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)包括能夠收集電能的納米發(fā)電機(jī)，這是你們之前的工作基礎(chǔ)嗎？
  王旭東：我們一直在做發(fā)電機(jī)這方面的工作。發(fā)電機(jī)本身尺寸是比較小的，關(guān)鍵是我們怎么用一個(gè)合理的設(shè)計(jì)，把人體的比如很隨便的擺動變成一個(gè)有規(guī)律的、連續(xù)的電壓信號，然后把這個(gè)信號運(yùn)用到頭發(fā)刺激上面。因?yàn)槲覀兊念^部運(yùn)動很不規(guī)則，這就需要轉(zhuǎn)變成一個(gè)有規(guī)則的電壓。
  記者：試驗(yàn)中大鼠頭頸運(yùn)動幅度比較大，頻率也比較高，而人的頭頸運(yùn)動強(qiáng)度和頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上大鼠，這會不會影響發(fā)電效率？
  王旭東：如果用到人就需要不同的設(shè)計(jì)，就需要重新設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)，要用一種新的設(shè)計(jì)來把人的頭部運(yùn)動轉(zhuǎn)變成為連續(xù)的電信號來刺激皮膚。我們現(xiàn)在已經(jīng)有這方面的專利了。
  記者：大鼠 9 天長出 2 毫米的毛發(fā)，那人的電刺激毛發(fā)生長速度是不是要慢一些？

  王旭東：我們現(xiàn)在還沒有這個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。電信號能夠幫助毛囊細(xì)胞更多地從外界吸收營養(yǎng)，促進(jìn)生長因子分泌，所以頭發(fā)毛發(fā)確實(shí)會長得快一些，然后毛囊細(xì)胞也會變得更多一些。
  記者：你的父親對這頂帽子的使用體驗(yàn)是怎樣的，有什么直觀的感受？
  王旭東：他感覺不到任何不同，因?yàn)檫@個(gè)電場非常小，所以人體根本感受不到什么，就像戴正常的帽子一樣，所以這也是我們這個(gè)設(shè)備的優(yōu)勢之一。
  我父親 70 多歲了，他頭頂已經(jīng)三四年沒有頭發(fā)了，佩戴帽子 1 個(gè)月，頭頂中間就長出來一層新發(fā)，還比較密，大概兩三厘米。

  另外，他從來沒有用過其他生發(fā)治療手段。
  記者：現(xiàn)在發(fā)表的這個(gè)研究相當(dāng)于一個(gè)產(chǎn)品的原型，如果要轉(zhuǎn)化成商業(yè)化產(chǎn)品，這個(gè)原型還需要做哪些改進(jìn)？
  王旭東：要成為一個(gè)能上市的產(chǎn)品，我覺得還是比較快的，其實(shí)它是非常接近實(shí)際產(chǎn)品的。我們現(xiàn)在已經(jīng)做了一頂帽子，就可以直接佩戴，并且確實(shí)有用。
  我們下一步準(zhǔn)備申請上人體試驗(yàn)，如果有一定效果，待申請批準(zhǔn)以后，只需要找到合適的廠家，我們就可以把這個(gè)帽子直接進(jìn)入市場。其實(shí)沒有很大的進(jìn)入市場的障礙。
  因?yàn)槟芰渴占南到y(tǒng)和電子系統(tǒng)都很成熟了，基本上可以直接應(yīng)用，我們需要進(jìn)行能量產(chǎn)的設(shè)計(jì)即可。
  記者：FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）會對這類產(chǎn)品有監(jiān)管要求嗎？
  王旭東：這個(gè)它不需要 FDA 批準(zhǔn)，因?yàn)樗皇且环N吃進(jìn)去的藥品，也不是侵入式的醫(yī)療器械，相當(dāng)于是一款美容器械，所以只需要對有效性的一個(gè)證明就可以了。

王旭東簡介

  王旭東，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校材料科學(xué)與工程系教授。他于 1998 年獲得吉林大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)士學(xué)位，于 2001 年獲得湖南大學(xué)化學(xué)工程學(xué)士學(xué)位，于2005 年獲得佐治亞理工學(xué)院材料科學(xué)與工程博士學(xué)位，師從王中林教授。他目前的研究興趣包括氧化物納米結(jié)構(gòu)的生長機(jī)理和開發(fā)組裝技術(shù)；開發(fā)納米發(fā)電機(jī)在生物醫(yī)療器具方面的應(yīng)用；并研究壓電極化和半導(dǎo)體功能之間的耦合效應(yīng)。
  王旭東于 2007 年被《麻省理工科技評論》評為 35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人；2009年美國陶瓷學(xué)會授予 Ross Coffin Purdy 獎；2011 年獲美國國防部高級研究計(jì)劃局青年教師獎(DARPA Young Faculty Award)；2012 年獲杰出青年教授獎(NSF CAREER Award)；2015 年獲斯賓格勒學(xué)院學(xué)者獎（Spangler Faculty Scholar Award, UW-Madison）；2017 年獲維拉斯學(xué)院早期職業(yè)調(diào)查員獎（Vilas Faculty Early Career Investigator Award）；2019 年美國總統(tǒng)獎（PECASE）；并于 2019 年被推選為美國醫(yī)藥及工程學(xué)院會士。

-End-

參考：

https://www.newscientist.com/article/2217050-a-hat-that-zaps-the-scalp-with-electricity-helps-reverse-male-balding/
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b03912
https://phys.org/news/2019-09-electric-tech-reverse-baldness.html