Rănile cronice, care includ ulcerele diabetice, rănile chirurgicale, leziuni ale pielii cauzate de presiunea unor dispozitive şi alte probleme, sunt mai mortale decât realizează mulţi dintre noi. Pacienţii cu răni cronice au o rată de supravieţuire la cinci ani de aproximativ 70%, mai rea decât cea a cancerelor de sân, de prostată şi a altor boli grave. Tratarea rănilor este, de asemenea, costisitoare, fiind estimată la 28 de miliarde de dolari în fiecare an numai în Stastele Unite.
O echipă de cercetători de la facultatea de medicină Keck din cadrul Universităţii Sudice California (USC) şi de la Institutul de Tehnologie (Caltech) dezvoltă în prezent o serie de tehnologii de ultimă generaţie pentru a revoluţiona îngrijirea rănilor, inclusiv bandaje inteligente care pot simţi şi răspunde automat la condiţiile schimbătoare din interiorul unei răni.
Aceste pansamente de înaltă tehnologie pot furniza date continue privind vindecarea şi potenţialele complicaţii, inclusiv infecţii sau inflamaţii anormale, şi ar putea administra în timp real medicamente sau alte tratamente.
În cadrul unui studiu de validare a conceptului, echipa USC-Caltech a dezvoltat şi a testat un bandaj inteligent pe modele animale, cu rezultate promiţătoare.
Cercetătorii au publicat luni o analiză a acestei cercetări, precum şi a altor lucrări de ultimă generaţie privind monitorizarea şi tratamentul rănilor care se desfăşoară în întreaga lume, în revista Nature Materials.
Analiza evaluează, de asemenea, provocările şi etapele următoare pentru furnizarea acestor tehnologii pacienţilor, inclusiv perspectivele de aprobare şi comercializare.
„Creăm un nou tip de 'piele cibernetică' - piele artificială electronică - ce poate ajuta aceste răni să se vindece, în timp ce le monitorizează şi le gestionează pe parcurs", a declarat într-un comunicat coautorul principal dr. David G. Armstrong, profesor de chirurgie şi chirurgie neurologică la facultatea de medicină Keck.
Pentru a perfecţiona tehnologia bandajelor inteligente, echipa a valorificat noi descoperiri din domeniile ştiinţei materialelor, nanotehnologiei, sănătăţii digitale şi altele.
„Am dezvoltat bandaje inteligente de ultimă generaţie care pot monitoriza fără fir biomarkeri metabolici şi inflamatori cheie în compoziţia rănilor", a completat dr. Wei Gao, doctor în ştiinţe medicale, profesor asistent de inginerie medicală la Caltech şi coautor principal al lucrării. "
În continuare, prin colaborări interdisciplinare între oamenii de ştiinţă, avansarea îngrijirii va juca un rol important în îmbunătăţirea rezultatelor îngrijirii rănilor, spun autorii.
Pansamente inteligente de ultimă generaţie
În timp ce rănile acute progresează printr-un proces tipic de leziune, inflamaţie şi vindecare, rănile cronice sunt mai complexe şi mai puţin previzibile. Ele prezintă un risc mai mare de infecţie, pot dura mai mult timp până la vindecare şi pot duce la amputare sau la complicaţii care pun viaţa în pericol, cum ar fi septicemia.
Un potenţial remediu este noua tehnologie folosită de bandajele inteligente care poate ajuta - şi chiar participa la procesul de vindecare.
În loc să aplice un pansament pasiv pe rana unui pacient, medicii ar putea folosi în curând o tehnologie wireless care detectează inflamaţiile, infecţiile sau problemele legate de fluxul sanguin, apoi alertează pacienţii şi furnizorii de servicii medicale prin bluetooth, în timp ce tratamentul se administrează în timp real.
Acest sistem în circuit închis poate identifica o problemă, o poate diagnostica automat şi poate oferi o soluţie, totul sub supravegherea pacientului şi a medicului, au explicat cercetătorii.
Bandajele inteligente sunt construite cu ajutorul unei varietăţi de materiale de ultimă generaţie, inclusiv materiale bioelectronice, care pot ajuta la vindecare prin stimularea electrică a ţesuturilor şi celulelor.
Multe încorporează hidrogeluri avansate, care sunt moi, flexibile şi capabile să stocheze şi să elibereze medicamente ca răspuns la pH, temperatură sau alţi factori de mediu.
Pansamentele de ultimă generaţie conţin, de asemenea, diverse tipuri de senzori care pot detecta schimbările din micro-mediul unei răni.
Senzorii electrochimici pot măsura prezenţa proteinelor, a anticorpilor, a nutrienţilor şi a electroliţilor, în timp ce senzorii optici pot monitoriza temperatura, pH-ul şi nivelul de oxigen.
Senzorii de imagistică, inclusiv fotografia, ultrasunetele şi imagistica prin fluorescenţă, pot detecta infecţiile bacteriene şi pot măsura adâncimea şi volumul unei răni pentru a urmări progresul vindecării.
În analiza noilor tehnologii, cercetătorii indică însă mai multe obstacole care necesită atenţie înainte ca bandajele inteligente să poată intra în practica medicală standard.
În primul rând, multe sisteme medicale folosesc abordări învechite în ceea ce priveşte îngrijirea rănilor, cum ar fi evaluarea vizuală şi clasificarea rănilor fără criterii standardizate (ceea ce poate duce la evaluări imprecise sau nesigure).
Integrarea bandajelor inteligente ar necesita, prin urmare, o revizuire semnificativă a standardelor actuale din domeniu.
„În timp ce ideea unui pansament care să ne ajute cum avem nevoie şi când avem nevoie are sens pentru noi, trebuie să aibă sens şi pentru colegii noştri de la FDA", a subliniat dr. Armstrong.
Aprobarea bandajelor inteligente de către Administraţia americană pentru alimente şi medicamente (FDA) este, de asemenea, complexă.
FDA oferă flexibilitate pentru aprobarea produselor de îngrijire a rănilor care combină mai multe terapii (de exemplu, furnizarea atât de antibiotice, cât şi de stimulare electrică), dar obţinerea unei aprobări speciale necesită ca cercetătorii să colecteze o cantitate mare de date preclinice şi clinice.
Acesta este obiectivul permanent al echipei de cercetare USC-Caltech.
Monitorizarea şi gestionarea rănilor
Odată ce datele sunt colectate de un bandaj inteligent, acestea pot fi procesate şi analizate cu ajutorul unor instrumente de învăţare automată care permit o monitorizare şi o îngrijire rapidă şi eficientă, fie în cabinetul medicului, fie de la distanţă.
Specialiştii compară această nouă abordare cu detectarea colesterolului ridicat în stadiile incipiente ale unei boli de inimă, permiţând tratamentul cu o statină.
„În vindecarea rănilor nu am folosit până acum aceste măsuri intermediare. Tot ceea ce am făcut este echivalentul examinării unui pacient în mijlocul unui atac de cord", a precizat el. „Monitorizarea acestor diagnostice intermediare însoţitoare este esenţială", explică cercetătorul.
O îngrijire mai receptivă a rănilor nu numai că poate salva vieţi, dar poate îmbunătăţi şi calitatea vieţii pentru mulţi pacienţi, sunt de părere specialiştii.
Aproximativ jumătate dintre persoanele cu răni cronice îndeplinesc criteriile de diagnostic pentru depresie clinică şi multe dintre ele se confruntă zilnic cu provocări serioase legate de mobilitate, durere şi îngrijirea rănilor.
„Dorim să maximizăm zilele fără ulcerare, fără spitale şi cu multe activităţi pentru pacienţii noştri", a completat dr. Armstrong.
În continuare, medicul şi echipa sa studiază o nouă abordare de îngrijire a rănilor care utilizează tehnologia cu ultrasunete pentru a ghida administrarea tratamentului de terapie genică.
Scopul este de a stimula creşterea vaselor de sânge în muşchii gambei, ceea ce ar putea contribui la reducerea riscului de amputare la pacienţii cu ulcere la nivelul picioarelor.
Foto articol: Un sistem bioelectronic portabil, testat pe modele animale, ar putea să îmbunătăţească monitorizarea şi administrarea tratamentelor, cum ar fi eliberarea controlată de medicamente şi stimularea electrică pentru persoanele cu răni cronice. Credit: Wei Gao, Institutul de Tehnologie din California, Caltech, iunie 2024.
