電刺激可以生發是已經被證實了的，而這頂帽子的神奇之處在於嵌入了能夠利用機械能發電的納米貼片，每天佩戴即可生發。
威斯康星大學麥迪遜分校王旭東（Xudong Wang）團隊開發了這款毛髮生長刺激裝置，該裝置可以通過日常的身體動作來發電，並且該裝置微型化，可以被植入棒球帽中。
9 月 10 日，這項讓“沙漠變綠洲”的研究發表在著名期刊《ACS 納米》（ACS Nano）上。
圖 | 這頂帽子嵌入了能夠通過機械能發電的納米貼片。（來源：Alex Holloway, University of Wisconsin–Madison）
大鼠 9 天長出 2 毫米毛髮
事實上，脫發患者有其他選擇。米諾地爾（minoxidil）和非那雄胺（finasteride)就是美國 FDA 批準的外用塗液或吞服藥片，當然還有植發手術。只是米諾地爾並非對所有人都有效，非那雄胺會減弱人的性欲，植發手術則讓人痛苦且費用高昂。
一種非侵入性、非藥物的、便捷的治療手段是人們期望的。溫和的低頻電脈衝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，可以通過增強鈣離子進入跨膜離子通道向毛囊真皮乳頭細胞流動，促進線粒體中 ATP 合成，激活蛋白激酶，刺激蛋白合成和縱橫諜海。
此前的電刺激生發裝置受到技術和電池限制，脫發患者需要每天花費數小時與笨重的電刺激設備相伴。王旭東要解決佩戴便捷的困境。
王旭東團隊開發的這個無線電刺激貼片正是利用輕微的電刺激增強真皮細胞中的毛髮生長因子。這款設備由兩個模塊組成，其一是有 2 個摩擦層的發電機，其二是提供交流電場的電極。
圖 | 電刺激貼片的構成示意圖。（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）
他們採用了一款納米發電機，可以從佩戴者日常運動中收集能量來發電。這款貼片僅 1 毫米厚，由多層不同負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電。大鼠試驗結果顯示，微弱電刺激的生發效果比米諾地爾還要好。在 9 天時間裡，大鼠背部長出 2 毫米毛髮，而同期的米諾地爾試驗大鼠隻長出 1 毫米毛髮。
究其機理，顯微鏡觀察大鼠皮膚發現，貼片似乎能夠釋放促進毛髮生長的角質化細胞生長因子和血管內皮生長因子而起作用。
這是一款自主激活的裝置，簡單易用，且由於電脈衝溫和，所以副作用微弱。
王旭東讓自己的父親成為第一個吃螃蟹的人。他把這個貼片植入到了一頂棒球帽中，那麽貼片的摩擦材料在人的頭皮運動中會生電。使用 1 個月後，已經禿頭數年的王旭東父親長出了不少新發。
這個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。王旭東說，這個帽子隻適合剛剛禿頂或頭髮稀疏的人群，如果是已經禿頂多年，則不適用。
王旭東正在尋求這個產品原型在臨床進行測試。
專訪王旭東：讓父親先行先試
DeepTech：你們為何會選擇這個研究方向？
王旭東：十幾年來我一直在做人體機械能向電能的轉換這方面的工作，就是把人體的運動轉換成為電能，然後把它作為電源來帶動可植入身體的醫療器械。數年前我們認識到，人體很多機能可以由弱電來控制，比如說細胞的繁殖或者神經刺激。
我們就想，既然能夠通過人體來產生這些電能，我們能不能用它來給人體這些生理過程提供一個額外的幫助？
那麽人體的運動和身體機能的調控就形成了一個完整的循環，所以我們做了一系列的工作。比如說我們做了一個可植入胃部的器械，可以通過胃的運動來刺激迷走神經來提供飽腹感，從而控制進食來達到減肥的效果。還有一個工作就是通過人體皮膚小的震動或移動來產生一個電刺激，從而幫助皮膚傷口的恢復，那麽傷口恢復的時間可以從 2 個星期縮短到 3 天。
頭髮也是皮膚的一部分，這是我們最近的一個工作。因為我們都知道電刺激對於毛囊細胞吸收養分有幫助，然後我們就做了這個實驗以後，發現效果很不錯。
DeepTech：你們為何選擇摩擦發電呢？
王旭東：我想說的是，其實並不一定非得要摩擦發電，它只不過是我們的一個選項，也可以用別的方式，比如壓電、電磁等方式來將機械能轉化為電信號，關鍵是我們怎麽把電勢控制好，把它用起來。
DeepTech：這項工作的基礎包括能夠收集電能的納米發電機，這是你們之前的工作基礎嗎？
王旭東：我們一直在做發電機這方面的工作。發電機本身尺寸是比較小的，關鍵是我們怎麽用一個合理的設計，把人體的比如很隨便的擺動變成一個有規律的、連續的電壓信號，然後把這個信號運用到頭髮刺激上面。因為我們的頭部運動很不規則，這就需要轉變成一個有規則的電壓。
DeepTech：試驗中大鼠頭頸運動幅度比較大，頻率也比較高，而人的頭頸運動強度和頻率遠遠比不上大鼠，這會不會影響發電效率？
王旭東：如果用到人就需要不同的設計，就需要重新設計發電機，要用一種新的設計來把人的頭部運動轉變成為連續的電信號來刺激皮膚。我們現在已經有這方面的專利了。
DeepTech：大鼠 9 天長出 2 毫米的毛髮，那人的電刺激毛髮生長速度是不是要慢一些？
王旭東：我們現在還沒有這個實驗數據。電信號能夠幫助毛囊細胞更多地從外界吸收營養，促進生長因子分泌，所以頭髮毛髮確實會長得快一些，然後毛囊細胞也會變得更多一些。
DeepTech：你的父親對這頂帽子的使用體驗是怎樣的，有什麽直觀的感受？
王旭東：他感覺不到任何不同，因為這個電場非常小，所以人體根本感受不到什麽，就像戴正常的帽子一樣，所以這也是我們這個設備的優勢之一。
我父親 70 多歲了，他頭頂已經三四年沒有頭髮了，佩戴帽子 1 個月，頭頂中間就長出來一層新發，還比較密，大概兩三厘米。
另外，他從來沒有用過其他生發治療手段。
DeepTech：現在發表的這個研究相當於一個產品的原型，如果要轉化成商業化產品，這個原型還需要做哪些改進？
王旭東：要成為一個能上市的產品，我覺得還是比較快的，其實它是非常接近實際產品的。我們現在已經做了一頂帽子，就可以直接佩戴，並且確實有用。
我們下一步準備申請上人體試驗，如果有一定效果，待申請批準以後，只需要找到合適的廠家，我們就可以把這個帽子直接進入市場。其實沒有很大的進入市場的障礙。
因為能量收集的系統和電子系統都很成熟了，基本上可以直接應用，我們需要進行能量產的設計即可。
DeepTech：FDA（美國食品藥品監督管理局）會對這類產品有監管要求嗎？
王旭東：這個它不需要 FDA 批準，因為它不是一種吃進去的藥品，也不是侵入式的醫療器械，相當於是一款美容器械，所以只需要對有效性的一個證明就可以了。
王旭東簡介
王旭東，威斯康星大學麥迪遜分校材料科學與工程系教授。他於 1998 年獲得吉林大學材料科學與工程學士學位，於 2001 年獲得湖南大學化學工程學士學位，於2005 年獲得佐治亞理工學院材料科學與工程博士學位，師從王中林教授。他目前的研究興趣包括氧化物納米結構的生長機理和開發組裝技術；開發納米發電機在生物醫療器具方面的應用；並研究壓電極化和半導體功能之間的耦合效應。
王旭東於 2007 年被《麻省理工科技評論》評為 35 歲以下科技創新 35 人；2009年美國陶瓷學會授予 Ross Coffin Purdy 獎；2011 年獲美國國防部高級研究計劃局青年教師獎(DARPA Young Faculty Award)；2012 年獲傑出青年教授獎(NSF CAREER Award)；2015 年獲斯賓格勒學院學者獎（Spangler Faculty Scholar Award, UW-Madison）；2017 年獲維拉斯學院早期職業調查員獎（Vilas Faculty Early Career Investigator Award）；2019 年美國總統獎（PECASE）；並於 2019 年被推選為美國醫藥及工程學院會士。
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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
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