Primul bandaj electronic tranzitoriu accelerează vindecarea cu 30%

22 februarie 2023 (Știri Nanowerk) Cercetătorii de la Northwestern University au dezvoltat un bandaj mic, flexibil și extensibil, primul de acest fel, care accelerează vindecarea prin furnizarea de electroterapie direct la locul rănii. Într-un studiu pe animale, noul bandaj a vindecat ulcerele diabetice cu 30% mai repede decât la șoarecii fără bandaj. De asemenea, bandajul monitorizează în mod activ procesul de vindecare și apoi se dizolvă inofensiv - electrozi și toate - în corp după ce nu mai este necesar. Noul dispozitiv ar putea oferi un instrument puternic pentru pacienții cu diabet, ale căror ulcere pot duce la diverse complicații, inclusiv amputarea membrelor sau chiar moartea. Cercetarea publicată în jurnal Avansuri de știință („Sistem bioresorbabil, fără fir și fără baterie pentru electroterapie și detectarea impedanței la locul rănilor”). Acesta marchează primul bandaj bioresorbabil capabil să furnizeze electroterapie și primul exemplu de sistem regenerativ inteligent. O privire de aproape asupra celor doi electrozi ai bandajului: un electrod mic în formă de floare care se află chiar deasupra patului rănii și un electrod în formă de inel care se așează pe țesut sănătos pentru a înconjura întreaga rană. (Imagine: Universitatea Northwestern) „Atunci când o persoană dezvoltă o rană, scopul este întotdeauna să închidă acea rană cât mai repede posibil”, a spus Guillermo A. Ameer de la Northwestern, care a condus studiul. „În caz contrar, o rană deschisă este susceptibilă la infecție. Și, pentru persoanele cu diabet, infecțiile sunt și mai greu de tratat și mai periculoase. Pentru acești pacienți, există o nevoie majoră nesatisfăcută de soluții rentabile care funcționează cu adevărat pentru ei. Noul nostru bandaj este rentabil, ușor de aplicat, adaptabil, confortabil și eficient în închiderea rănilor pentru a preveni infecțiile și complicațiile ulterioare.” „Deși este un dispozitiv electronic, componentele active care interacționează cu patul plăgii sunt în întregime resorbabile”, a spus John A. Rogers de la Northwestern, care a condus studiul. „Ca atare, materialele dispar în mod natural după ce procesul de vindecare este complet, evitând astfel orice deteriorare a țesutului care altfel ar putea fi cauzată de extracția fizică.” Un expert în inginerie regenerativă, Ameer este Daniel Hale Williams profesor de inginerie biomedicală la Northwestern's McCormick School of Engineering și profesor de chirurgie la Northwestern University Feinberg School of Medicine. El conduce, de asemenea, Centrul pentru Inginerie Regenerativă Avansată (CARE) și Programul de formare pentru inginerie regenerativă predoctorală, finanțat de National Institutes of Health. Rogers este profesor Louis Simpson și Kimberly Querrey de Știința și Ingineria Materialelor, Inginerie Biomedicală și Chirurgie Neurologică la McCormick și Feinberg. El conduce, de asemenea, Institutul Querrey Simpson pentru Bioelectronică. Profesorul Guillermo Ameer ține dispozitivul mic, subțire și flexibil. (Imagine: Universitatea Northwestern)

Puterea energiei electrice

Aproape 30 de milioane de oameni din SUA au diabet și aproximativ 15 până la 25% din această populație dezvoltă un ulcer al piciorului diabetic la un moment dat în viața lor. Deoarece diabetul poate provoca leziuni ale nervilor care duce la amorțeală, persoanele cu diabet ar putea prezenta o simplă veziculă sau o mică zgârietură care trece neobservată și netratată. Deoarece nivelurile ridicate de glucoză îngroașă și pereții capilari, circulația sângelui încetinește, ceea ce face mai dificilă vindecarea acestor răni. Este o furtună perfectă pentru ca o rănire mică să evolueze într-o rană periculoasă. Cercetătorii au fost curioși să vadă dacă terapia de stimulare electrică ar putea ajuta la închiderea acestor răni încăpățânate. Potrivit lui Ameer, leziunile pot perturba semnalele electrice normale ale corpului. Prin aplicarea stimulării electrice, restabilește semnalele normale ale organismului, atrăgând noi celule să migreze către patul plăgii. „Corpul nostru se bazează pe semnale electrice pentru a funcționa”, a spus Ameer. „Am încercat să restabilim sau să promovăm un mediu electric mai normal peste rană. Am observat că celulele au migrat rapid în rană și au regenerat țesutul pielii din zonă. Noul țesut de piele a inclus noi vase de sânge, iar inflamația a fost redusă.” Din punct de vedere istoric, clinicienii au folosit electroterapia pentru vindecare. Dar cele mai multe dintre aceste echipamente includ aparate cu fir, voluminoase, care pot fi folosite numai sub supraveghere într-un cadru spitalicesc. Pentru a proiecta un produs mai confortabil care să poată fi purtat non-stop acasă, Ameer a colaborat cu Rogers, un pionier în bioelectronică care a introdus pentru prima dată conceptul de medicină electronică bioresorbabilă în 2018.

Control de la distanță

Cei doi cercetători și echipele lor au dezvoltat în cele din urmă un bandaj mic, flexibil, care se înfășoară ușor în jurul locului rănirii. O parte a sistemului de regenerare inteligent conține doi electrozi: un electrod mic în formă de floare care se află chiar deasupra patului plăgii și un electrod în formă de inel care se așează pe țesutul sănătos pentru a înconjura întreaga rană. Cealaltă parte a dispozitivului conține o bobină de colectare a energiei pentru alimentarea sistemului și un sistem de comunicare în câmp apropiat (NFC) pentru a transporta date fără fir în timp real. Echipa a inclus și senzori care pot evalua cât de bine se vindecă rana. Măsurând rezistența curentului electric peste rană, medicii pot monitoriza progresul. O scădere treptată a măsurării curentului este direct legată de procesul de vindecare. Deci, dacă curentul rămâne ridicat, atunci medicii știu că ceva nu este în regulă. Prin construirea acestor capacități, dispozitivul poate fi operat de la distanță fără fire. De la distanță, un medic poate decide când să aplice stimularea electrică și poate monitoriza progresul de vindecare a rănii. „Pe măsură ce o rană încearcă să se vindece, produce un mediu umed”, a spus Ameer. „Apoi, pe măsură ce se vindecă, ar trebui să se usuce. Umiditatea modifică curentul, așa că putem detecta acest lucru urmărind rezistența electrică din rană. Apoi, putem colecta acele informații și le putem transmite fără fir. Cu managementul îngrijirii rănilor, în mod ideal dorim ca rana să se închidă în decurs de o lună. Dacă durează mai mult, această întârziere poate ridica îngrijorări.” Într-un studiu cu modele animale mici, cercetătorii au aplicat stimularea electrică doar 30 de minute pe zi. Chiar și această perioadă scurtă de timp a accelerat închiderea cu 30%.

Act de dispariție

Când rana este vindecată, electrodul în formă de floare se dizolvă pur și simplu în corp, ocolind nevoia de a o recupera. Echipa a realizat electrozii dintr-un metal numit molibden, care este utilizat pe scară largă în aplicații electronice și semiconductoare. Ei au descoperit că atunci când molibdenul este suficient de subțire, se poate biodegrada. În plus, nu interferează cu procesul de vindecare. „Suntem primii care arată că molibdenul poate fi folosit ca electrod biodegradabil pentru vindecarea rănilor”, a spus Ameer. „După aproximativ șase luni, cea mai mare parte a dispărut. Și am descoperit că există foarte puțină acumulare în organe. Nimic ieşit din comun. Dar cantitatea de metal pe care o folosim pentru a face acești electrozi este atât de minimă, încât nu ne așteptăm să provoace probleme majore.” Apoi, echipa intenționează să-și testeze bandajul pentru ulcere diabetice pe un model animal mai mare. Apoi, au scopul de a-l testa pe oameni. Deoarece bandajul folosește propria putere de vindecare a corpului fără a elibera medicamente sau substanțe biologice, se confruntă cu mai puține obstacole de reglementare. Aceasta înseamnă că pacienții ar putea să-l vadă pe piață mult mai devreme.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=62432.php