Cercetătorii de la Universitatea Stanford au dezvoltat un bandaj inteligent wireless care s-a dovedit promițător în accelerarea reparării țesuturilor prin monitorizarea procesului de vindecare și tratarea simultană a rănii. Acest pansament ajută la închiderea mai rapidă a rănilor, crește fluxul de sânge nou către țesutul afectat și îmbunătățește recuperarea pielii, prin reducerea semnificativă a formării cicatricilor.
Bandajul inteligent este compus din circuite wireless care utilizează senzori de temperatură pentru a monitoriza progresia vindecării rănilor. Dacă rana este mai puțin vindecată sau este detectată o infecție, senzorii informează o unitate centrală de procesare să aplice mai multă stimulare electrică pe patul plăgii pentru a accelera închiderea țesuturilor și a reduce infecția. Cercetătorii au reușit să urmărească datele senzorului în timp real pe un telefon inteligent, totul fără a fi nevoie de wireless.
Bandajul inteligent wireless, de grosimea unui singur strat de vopsea latex
Stratul electronic – care include o unitate de microcontroler (MCU), antenă radio, memorie, stimulator electric, biosenzori și alte componente – are o grosime de doar 100 de microni, aproximativ grosimea unui singur strat de vopsea latex.
Toate aceste circuite se bazează pe un hidrogel proiectat inteligent – un polimer cauciucat, asemănător pielii – care este integrat atât pentru a furniza stimulare electrică vindecătoare țesutului rănit, cât și pentru a colecta date biosenzorului în timp real.
Polimerul hidrogel este proiectat cu grijă pentru a adera în siguranță la suprafața plăgii atunci când este necesar, în timp ce se îndepărtează curat și ușor, fără a deteriora rana atunci când este încălzită cu câteva grade peste temperatura corpului (40°C).
« Sigilând rana, bandajul inteligent protejează pe măsură ce se vindecă. Dar nu este un instrument pasiv. Este un dispozitiv de vindecare activ care ar putea transforma standardul de îngrijire în tratamentul rănilor cronice.” , au spus Yuanwen Jiang, coautor al studiului și K.K. Lee profesor de inginerie chimică la Stanford School of Engineering.
S-a raportat anterior că stimularea electrică, cunoscută și sub denumirea de galvanotaxis, accelerează migrarea keratinocitelor către locul rănii, limitează infecțiile bacteriene și previne dezvoltarea de biofilme pe suprafețele plăgii, pentru a ajuta în mod proactiv la creșterea și repararea țesuturilor. Cercetătorii au reușit să ia această tehnologie bine studiată și să o integreze cu datele biosenzorilor în timp real pentru a oferi o nouă modalitate de tratament automatizată, care este informată de biosenzori.
Capacitățile de biodetecție ale bandajului inteligent monitorizează schimbările biofizice din mediul local, oferind o modalitate în timp real, rapidă și extrem de precisă de a măsura starea plăgii. Din punct de vedere tehnic, bandajul inteligent detectează schimbările de conductivitate și temperatură ale pielii pe măsură ce rana se vindecă; impedanța electrică crește pe măsură ce rănile se vindecă și temperaturile locale scad pe măsură ce inflamația se micșorează.
“Cu stimularea și detectarea într-un singur dispozitiv, bandajul inteligent nu numai că accelerează vindecarea, dar urmărește și ameliorarea rănilor” a spus Artem Trotsyuk, coautor al studiului.
„Credem că aceasta reprezintă o nouă modalitate care va permite noi descoperiri biologice și explorarea unor ipoteze anterior greu de testat cu privire la procesul de vindecare umană”, a adăugat Geoffrey Gurtner, fost profesor de chirurgie Johnson & Johnson la Școala de Medicină Stanford.
Rezultate bine venite, noi direcții
Cercetătorii au dus studiul cu un pas mai departe, încercând să înțeleagă de ce și cum stimularea electrică vindecă rana mai repede. Ei cred acum că stimularea electrică promovează activarea genelor pro-regenerative, cum ar fi Selenop, o genă antiinflamatoare care ajută la eliminarea patogenilor și la repararea rănilor și Apoe, care s-a dovedit că ajută la creșterea mușchilor și a țesuturilor moi. În mod similar, stimularea electrică a crescut cantitatea de populații de globule albe (monocite și macrofage), prin recrutarea unor cantități mai mari de macrofage M2 antiinflamatoare, care au fost raportate anterior a fi pro-regenerative și joacă un rol cheie în formarea matricei extracelulare, necesară în timpul fazelor proliferative ale vindecării rănilor.
Deși este la stadiul de concept, cercetătorii rămân optimiști cu privire la potențialul bandajului lor inteligent de a oferi speranță pacienților care suferă de răni cronice.
Cercetarea a fost publicată în publicația Nature Biotechnology.
Articol de Cristina Zarioiu