Inteligentny opatrunek, bo tak nazywają go jego wynalazcy – naukowcy ze Stanford University School of Engineering w USA – łączy w sobie bezprzewodową stymulację elektryczną i biosensory, by wspierać gojenie się ran przewlekłych. Jednocześnie pozwala również w czasie rzeczywistym monitorować stan gojenia się rany. 

Czasem proces gojenia wydłuża się. Wpływ mogą mieć na to m.in. choroby przewlekłe lub infekcja. Gojenie może więc trwać miesiącami, znacząco wpływając na komfort życia pacjenta i zwiększając koszty leczenia. Stąd konieczne jest opracowanie rozwiązania, które przyspieszy ten proces. Naukowcy ze Stanford University School of Engineering opracowali bezprzewodowy, inteligentny opatrunek, który przyspiesza gojenie, a także pozwala na bieżąco monitorować ranę.

Stymulacja elektryczna w czasie rzeczywistym

Badania na temat opatrunku zostały opublikowane 24 listopada 2022 r. na łamach czasopisma naukowego „Nature Biotechnology”. Urządzenie, które opisano, sprzyja szybszemu gojeniu się ran, zwiększa dopływ krwi do uszkodzonych tkanek, wspiera regenerację tkanek, a także ogranicza powstawanie nieestetycznych blizn.  Opatrunek wykorzystuje stymulację elektryczną, która, jak udowodniono, przyspiesza migrację keratynocytów do miejsca rany, ogranicza infekcje bakteryjne i zapobiega rozwojowi biofilmu w ranie. Promuje również wzrost tkanki i pomaga w ich naprawie.

Opatrunek składa się z bezprzewodowych obwodów, które wykorzystują czujniki impedancji/temperatury do monitorowania postępów gojenia. Jeżeli rana nie goi się prawidłowo lub zostanie wykryta infekcja, czujniki informują jednostkę centralną, by zastosowała większą stymulację elektryczną wzdłuż łożyska rany, by przyspieszyć zamknięcie się rany i zmniejszyć infekcję. Naukowcy byli w stanie śledzić dane z czujników w czasie rzeczywistym na smartfonie, a wszystko to bez potrzeby stosowanie przewodów.

Opatrunek bezpieczny dla rany

Warstwa elektroniczna opatrunku składa się z jednostki mikrokontrolera (MCU), anteny radiowej, pamięci, stymulatora elektrycznego i bioczujników, które analizują parametry w ranie (np. zmiany temperatury). Ma grubość zaledwie 100 mikronów – to, jak wskazują naukowcy, mniej więcej grubość pojedynczej warstwy farby lateksowej. Warstwa elektroniczna została zamknięta w specjalnie zaprojektowanym hydrożelu, który został zintegrowany w taki sposób, by dostarczać leczniczej stymulacji elektrycznej do uszkodzonej tkanki oraz zbierać dane w czasie rzeczywistym. Polimer, który zastosowano w hydrożelu, sprawia, że całość opatrunku bezpiecznie przylega do rany, a jednocześnie można go bezpiecznie usunąć bez naruszania tkanki po podgrzaniu do temperatury około 40 stopni Celsjusza.

Przed amerykańskimi naukowcami stoi jeszcze jednak wiele wyzwań, zanim rozwiązanie zostanie wprowadzone do praktyki klinicznej. Przede wszystkim konieczne jest zwiększenie rozmiaru opatrunku, a także rozwiązanie problemu z przechowywaniem danych. W przyszłości możliwe będzie również dodanie czujników, które mierzą inna parametry rany, np. pH.

Źródło: cheme.stanford.edu