华人科学家发明生发帽：自发电治脱发效果完胜用药临近商业化

威斯康星大学麦迪逊分校王旭东（Xudong Wang）团队开拓了这款毛发生长刺激装置，该装置可以通过日常的身体动作来发电，并且该装置微型化，可以被植入棒球帽中。

9 月 10 日，这项让“沙漠变绿洲”的研究揭橥在著名期刊《ACS 纳米》（ACS Nano）上。

图 | 这顶帽子嵌入了能够通过机器能发电的纳米贴片。
（来源：Alex Holloway, University of Wisconsin–Madison）

事实上，脱发患者有其他选择。
米诺地尔（minoxidil）和非那雄胺（finasteride)便是美国 FDA 批准的外用涂液或吞服药片，当然还有植发手术。
只是米诺地尔并非对所有人都有效，非那雄胺会减弱人的性欲，植发手术则让人痛楚且用度高昂。

一种非侵入性、非药物的、便捷的治疗手段是人们期望的。
温和的低频电脉冲刺激皮肤可以让休眠的毛囊激活，这是一种非侵入性的生物效应，可以通过增强钙离子进入跨膜离子通道向毛囊真皮乳头细胞流动，促进线粒体中 ATP 合成，激活蛋白激酶，刺激蛋白合成和细胞分裂。

此前的电刺激生发装置受到技能和电池限定，脱发患者须要每天花费数小时与笨重的电刺激设备相伴。
王旭东要办理佩戴便捷的困境。

王旭东团队开拓的这个无线电刺激贴片正是利用轻微的电刺激增强真皮细胞中的毛发生长因子。
这款设备由两个模块组成，其一是有 2 个摩擦层的发电机，其二是供应互换电场的电极。

图 | 电刺激贴片的构成示意图。
（来源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

图 | 电刺激贴片的利用示意图。
（来源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

图 | 粉色框是电刺激贴片处理12天后的大鼠皮肤，其他框是对照。
（来源：Xudong Wang, University of Wisconsin–Madison）

他们采取了一款纳米发电机，可以从佩戴者日常运动中网络能量来发电。
这款贴片仅 1 毫米厚，由多层不同负荷的聚合物质料组成。
研究职员将贴片附着在大鼠背部，其背部的波折和伸展带动贴片摩擦发电。
大鼠试验结果显示，微弱电刺激的生发效果比米诺地尔还要好。
在 9 天韶光里，大鼠背部长出 2 毫米毛发，而同期的米诺地尔试验大鼠只长出 1 毫米毛发。

究其机理，显微镜不雅观察大鼠皮肤创造，贴片彷佛能够开释促进毛发生长的角质化细胞成长因子和血管内皮成长因子而起浸染。

这是一款自主激活的装置，大略易用，且由于电脉冲温和，以是副浸染微弱。

王旭东让自己的父亲成为第一个吃螃蟹的人。
他把这个贴片植入到了一顶棒球帽中，那么贴片的摩擦材料在人的头皮运动中会生电。
利用 1 个月后，已经光头数年的王旭东父亲长出了不少新发。

这个装置只能让休眠的毛囊激活，而不会使光秃秃的头顶重新生发。
王旭东说，这个帽子只适宜刚刚秃顶或头发稀疏的人群，如果是已经秃顶多年，则不适用。

王旭东正在寻求这个产品原型在临床进行测试。

DeepTech：你们为何会选择这个研究方向？

王旭东：十几年来我一贯在做人体机器能向电能的转换这方面的事情，便是把人体的运动转换成为电能，然后把它作为电源来带动可植入身体的医疗东西。
数年前我们认识到，人体很多性能可以由弱电来掌握，比如说细胞的繁殖或者神经刺激。

我们就想，既然能够通过人体来产生这些电能，我们能不能用它来给人体这些生理过程供应一个额外的帮助？

那么人体的运动和身体性能的调控就形成了一个完全的循环，以是我们做了一系列的事情。
比如说我们做了一个可植入胃部的东西，可以通过胃的运动来刺激迷走神经来供应饱腹感，从而掌握进食来达到减肥的效果。
还有一个事情便是通过人体皮肤小的震撼或移动来产生一个电刺激，从而帮助皮肤伤口的规复，那么伤口规复的韶光可以从 2 个星期缩短到 3 天。

头发也是皮肤的一部分，这是我们最近的一个事情。
由于我们都知道电刺激对付毛囊细胞接管养分有帮助，然后我们就做了这个实验往后，创造效果很不错。

DeepTech：你们为何选择摩擦发电呢？

王旭东：我想说的是，实在并不一定非得要摩擦发电，它只不过是我们的一个选项，也可以用别的办法，比如压电、电磁等办法来将机器能转化为电旗子暗记，关键是我们怎么把电势掌握好，把它用起来。

DeepTech：这项事情的根本包括能够网络电能的纳米发电机，这是你们之前的事情根本吗？

王旭东：我们一贯在做发电机这方面的事情。
发电机本身尺寸是比较小的，关键是我们怎么用一个合理的设计，把人体的比如很随便的摆动变成一个有规律的、连续的电压旗子暗记，然后把这个旗子暗记利用到头发刺激上面。
由于我们的头部运动很不规则，这就须要转变成一个有规则的电压。

DeepTech：试验中大鼠头颈运动幅度比较大，频率也比较高，而人的头颈运动强度和频率远远比不上大鼠，这会不会影响发电效率？

王旭东：如果用到人就须要不同的设计，就须要重新设计发电机，要用一种新的设计来把人的头部运动转变成为连续的电旗子暗记来刺激皮肤。
我们现在已经有这方面的专利了。

DeepTech：大鼠 9 天长出 2 毫米的毛发，那人的电刺激毛发生长速率是不是要慢一些？

王旭东：我们现在还没有这个实验数据。
电旗子暗记能够帮助毛囊细胞更多地从外界接管营养，促进成长因子分泌，以是头发毛发确实会长得快一些，然后毛囊细胞也会变得更多一些。

DeepTech：你的父亲对这顶帽子的利用体验是若何的，有什么直不雅观的感想熏染？

王旭东：他觉得不到任何不同，由于这个电场非常小，以是人体根本感想熏染不到什么，就像戴正常的帽子一样，以是这也是我们这个设备的上风之一。

我父亲 70 多岁了，他头顶已经三四年没有头发了，佩戴帽子 1 个月，头顶中间就长出来一层新发，还比较密，大概两三厘米。

其余，他从来没有用过其他生发治疗手段。

DeepTech：现在揭橥的这个研究相称于一个产品的原型，如果要转化成商业化产品，这个原型还须要做哪些改进？

王旭东：要成为一个能上市的产品，我以为还是比较快的，实在它是非常靠近实际产品的。
我们现在已经做了一顶帽子，就可以直接佩戴，并且确实有用。

我们下一步准备申请上人体试验，如果有一定效果，待申请批准往后，只须要找到得当的厂家，我们就可以把这个帽子直接进入市场。
实在没有很大的进入市场的障碍。

由于能量网络的系统和电子系统都很成熟了，基本上可以直接应用，我们须要进行能量产的设计即可。

DeepTech：FDA（美国食品药品监督管理局）会对这类产品有监管哀求吗？

王旭东：这个它不须要 FDA 批准，由于它不是一种吃进去的药品，也不是侵入式的医疗东西，相称于是一款美容东西，以是只须要对有效性的一个证明就可以了。

王旭东，威斯康星大学麦迪逊分校材料科学与工程系教授。
他于 1998 年得到吉林大学材料科学与工程学士学位，于 2001 年得到湖南大学化学工程学士学位，于2005 年得到佐治亚理工学院材料科学与工程博士学位，师从王中林教授。
他目前的研究兴趣包括氧化物纳米构造的成长机理和开拓组装技能；开拓纳米发电机在生物医疗用具方面的运用；并研究压电极化和半导体功能之间的耦合效应。

王旭东于 2007 年被《麻省理工科技评论》评为 35 岁以下科技创新 35 人；2009年美国陶瓷学会付与 Ross Coffin Purdy 奖；2011 年获美国国防部高等研究操持局青年西席奖(DARPA Young Faculty Award)；2012 年获精彩青年教授奖(NSF CAREER Award)；2015 年获斯宾格勒学院学者奖（Spangler Faculty Scholar Award, UW-Madison）；2017 年获维拉斯学院早期职业调查员奖（Vilas Faculty Early Career Investigator Award）；2019 年美国总统奖（PECASE）；并于 2019 年被保举为美国医药及工程学院会士。