El primer vendaje electrónico transitorio acelera la curación en un 30 %

22 de febrero de 2023 (Noticias de Nanowerk) Investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado un vendaje elástico, pequeño, flexible y único en su tipo que acelera la curación al administrar electroterapia directamente en el sitio de la herida. En un estudio con animales, el nuevo vendaje curó las úlceras diabéticas un 30 % más rápido que en ratones sin el vendaje. El vendaje también monitorea activamente el proceso de curación y luego se disuelve inofensivamente (con electrodos y todo) en el cuerpo cuando ya no se necesita. El nuevo dispositivo podría proporcionar una herramienta poderosa para los pacientes con diabetes, cuyas úlceras pueden provocar diversas complicaciones, incluida la amputación de extremidades o incluso la muerte. La investigación publicada en la revista Science Advances (“Sistema bioabsorbible, inalámbrico y sin batería para electroterapia y detección de impedancia en sitios de heridas”). Marca el primer vendaje bioabsorbible capaz de administrar electroterapia y el primer ejemplo de un sistema regenerativo inteligente. Una mirada de cerca a los dos electrodos del vendaje: un pequeño electrodo en forma de flor que se coloca justo encima del lecho de la herida y un electrodo en forma de anillo que se coloca sobre el tejido sano para rodear toda la herida. (Imagen: Northwestern University) “Cuando una persona desarrolla una herida, el objetivo siempre es cerrar esa herida lo más rápido posible”, dijo Guillermo A. Ameer de Northwestern, quien codirigió el estudio. “De lo contrario, una herida abierta es susceptible de infección. Y, para las personas con diabetes, las infecciones son aún más difíciles de tratar y más peligrosas. Para estos pacientes, existe una gran necesidad insatisfecha de soluciones rentables que realmente funcionen para ellos. Nuestro nuevo vendaje es rentable, fácil de aplicar, adaptable, cómodo y eficaz para cerrar heridas y prevenir infecciones y complicaciones adicionales”. “Aunque es un dispositivo electrónico, los componentes activos que interactúan con el lecho de la herida son completamente reabsorbibles”, dijo John A. Rogers de Northwestern, quien codirigió el estudio. “Como tal, los materiales desaparecen naturalmente una vez que se completa el proceso de curación, evitando así cualquier daño al tejido que de otro modo podría ser causado por la extracción física”. Experto en ingeniería regenerativa, Ameer es profesor Daniel Hale Williams de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern y profesor de cirugía en la Escuela de Medicina Feinberg de la Universidad de Northwestern. También dirige el Centro de Ingeniería Regenerativa Avanzada (CARE) y el Programa de Capacitación en Ingeniería Regenerativa predoctoral, financiado por los Institutos Nacionales de Salud. Rogers es profesor Louis Simpson y Kimberly Querrey de ciencia e ingeniería de materiales, ingeniería biomédica y cirugía neurológica en McCormick and Feinberg. También dirige el Instituto Querrey Simpson de Bioelectrónica. El profesor Guillermo Ameer sostiene el dispositivo pequeño, delgado y flexible. (Imagen: Universidad de Northwestern)

Poder de la electricidad

Casi 30 millones de personas en los EE. UU. tienen diabetes, y entre el 15 y el 25 % de esa población desarrolla una úlcera del pie diabético en algún momento de su vida. Debido a que la diabetes puede causar daño a los nervios que conduce a entumecimiento, las personas con diabetes pueden experimentar una simple ampolla o un pequeño rasguño que pasa desapercibido y no se trata. Como los niveles altos de glucosa también engrosan las paredes capilares, la circulación sanguínea se ralentiza, lo que dificulta la cicatrización de estas heridas. Es una tormenta perfecta para que una herida pequeña se convierta en una herida peligrosa. Los investigadores tenían curiosidad por ver si la terapia de estimulación eléctrica podría ayudar a cerrar estas heridas rebeldes. Según Ameer, las lesiones pueden alterar las señales eléctricas normales del cuerpo. Al aplicar estimulación eléctrica, restaura las señales normales del cuerpo, atrayendo nuevas células para que migren al lecho de la herida. “Nuestro cuerpo depende de las señales eléctricas para funcionar”, dijo Ameer. “Tratamos de restaurar o promover un ambiente eléctrico más normal a lo largo de la herida. Observamos que las células migraban rápidamente a la herida y regeneraban el tejido cutáneo de la zona. El nuevo tejido de la piel incluía nuevos vasos sanguíneos y la inflamación se redujo”. Históricamente, los médicos han utilizado la electroterapia para la curación. Pero la mayor parte de ese equipo incluye aparatos cableados y voluminosos que solo pueden usarse bajo supervisión en un entorno hospitalario. Para diseñar un producto más cómodo que pudiera usarse las 2018 horas del día en casa, Ameer se asoció con Rogers, un pionero de la bioelectrónica que introdujo por primera vez el concepto de medicina electrónica biorreabsorbible en XNUMX.

Control remoto

Los dos investigadores y sus equipos finalmente desarrollaron un vendaje pequeño y flexible que envuelve suavemente el sitio de la lesión. Un lado del sistema regenerativo inteligente contiene dos electrodos: un pequeño electrodo en forma de flor que se coloca justo encima del lecho de la herida y un electrodo en forma de anillo que se coloca sobre el tejido sano para rodear toda la herida. El otro lado del dispositivo contiene una bobina de recolección de energía para alimentar el sistema y un sistema de comunicación de campo cercano (NFC) para transportar datos de forma inalámbrica en tiempo real. El equipo también incluyó sensores que pueden evaluar qué tan bien se está curando la herida. Al medir la resistencia de la corriente eléctrica a través de la herida, los médicos pueden monitorear el progreso. Una disminución gradual de la medición actual se relaciona directamente con el proceso de curación. Entonces, si la corriente permanece alta, los médicos saben que algo anda mal. Al incorporar estas capacidades, el dispositivo se puede operar de forma remota sin cables. Desde lejos, un médico puede decidir cuándo aplicar la estimulación eléctrica y puede controlar el progreso de curación de la herida. “A medida que una herida trata de sanar, produce un ambiente húmedo”, dijo Ameer. “Entonces, a medida que sana, debería secarse. La humedad altera la corriente, por lo que podemos detectarla rastreando la resistencia eléctrica en la herida. Luego, podemos recopilar esa información y transmitirla de forma inalámbrica. Con el manejo del cuidado de heridas, lo ideal es que la herida se cierre en un mes. Si lleva más tiempo, ese retraso puede generar preocupaciones”. En un estudio con un modelo animal pequeño, los investigadores aplicaron estimulación eléctrica durante solo 30 minutos al día. Incluso este corto período de tiempo aceleró el cierre en un 30%.

Acto de desaparición

Cuando la herida se cura, el electrodo en forma de flor simplemente se disuelve en el cuerpo, evitando la necesidad de recuperarlo. El equipo fabricó los electrodos a partir de un metal llamado molibdeno, que se usa ampliamente en aplicaciones electrónicas y de semiconductores. Descubrieron que cuando el molibdeno es lo suficientemente delgado, puede biodegradarse. Además, no interfiere con el proceso de curación. “Somos los primeros en demostrar que el molibdeno se puede utilizar como electrodo biodegradable para la cicatrización de heridas”, dijo Ameer. “Después de unos seis meses, la mayor parte se había ido. Y encontramos que hay muy poca acumulación en los órganos. Nada fuera de lo común. Pero la cantidad de metal que usamos para fabricar estos electrodos es tan mínima que no esperamos que cause ningún problema importante”. A continuación, el equipo planea probar su vendaje para úlceras diabéticas en un modelo animal más grande. Luego, pretenden probarlo en humanos. Debido a que el vendaje aprovecha el poder curativo del propio cuerpo sin liberar medicamentos o productos biológicos, enfrenta menos obstáculos regulatorios. Esto significa que los pacientes podrían verlo potencialmente en el mercado mucho antes.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62432.php