Oamenii de știință au inventat un plasture inteligent care poate simți și vindeca pielea

Oamenii de știință au inventat un plasture inteligent care poate simți și vindeca pielea
iunie 05 17:16 2024
Articol scris de:
Timp citire articol: 4 minut(e)

Cercetătorii americani de la Universitatea din Chicago (UChicago) au creat un prototip pentru ceea ce ei numesc „bioelectronică vie”: o combinație de celule vii, gel și electronice care se pot integra în țesuturile vii. Testele efectuate pe șoareci au arătat că dispozitivele ar putea monitoriza în permanență și îmbunătăți simptomele asemănătoare psoriazisului, fără a irita pielea.

De ani de zile, laboratorul profesorului Bozhi Tian studiază cum să integreze lumea electronicii – rigidă, metalică, voluminoasă – cu cea a corpului – moale, flexibilă, delicată.

În cea mai recentă lucrare a laboratorului, echipa a creat un prototip pentru ceea ce ei numesc „bioelectronică vie”: o combinație de celule vii, gel și electronice care se poate integra cu țesutul viu.

Plasturii sunt făcuți din senzori, celule bacteriene și un gel realizat din amidon și gelatină.

Testele efectuate pe șoareci au arătat că dispozitivele pot monitoriza în permanență și îmbunătăți simptomele asemănătoare psoriazisului, fără a irita pielea.

„Aceasta este o punte de legătură față de bioelectronica tradițională, care încorporează celule vii ca parte a terapiei”, a declarat într-un comunicat Jiuyun Shi, coautorul primului autor al lucrării și fost doctorand în laboratorul lui Tian (acum la Universitatea Stanford).

„Suntem foarte entuziasmați pentru că a fost un deceniu și jumătate de muncă”, au precizat cercetătorii.

Laboratorul speră ca principiile să poată fi aplicate și la alte părți ale corpului, cum ar fi stimularea cardiologică sau neuronală.

Studiul a fost publicat recent în revista Science.

Asocierea electronicii cu corpul uman a fost întotdeauna dificilă. Deși dispozitive precum stimulatoarele cardiace au îmbunătățit nenumărate vieți, acestea au dezavantajele lor; aparatele tind să fie voluminoase și rigide și pot provoca iritații.

Laboratorul UChicago este specializat în descoperirea principiilor fundamentale din spatele modului în care celulele și țesuturile vii interacționează cu materialele sintetice; lucrările lor anterioare au inclus un stimulator cardiac minuscul care poate fi controlat cu ajutorul luminii și materiale puternice, dar flexibile, care ar putea sta la baza implanturilor osoase.

În acest studiu, ei au adoptat o nouă abordare. În mod obișnuit, bioelectronica constă în electronica propriu-zisă, plus un strat moale pentru a o face mai puțin iritantă pentru organism.

Laboratorul s-a întrebat dacă ar putea adăuga noi capacități prin integrarea unei a treia componente formate chiar din celule vii.

Grupul a fost intrigat de proprietățile de vindecare ale anumitor bacterii, cum ar fi S. epidermidis, un microb care trăiește în mod natural pe pielea umană și care s-a demonstrat că reduce inflamația.

Echipa a creat un dispozitiv cu trei componente. Cadrul este un circuit electronic subțire și flexibil cu senzori, acoperit cu un gel creat din amidon de tapioca și gelatină, care este ultrasoft și imită compoziția țesutului în sine, și, în cele din urmă, microbii S. epidermidis care sunt băgați în gel.

Atunci când dispozitivul este plasat pe piele, bacteriile secretă compuși care reduc inflamația, iar senzorul monitorizează pielea pentru semnale precum temperatura și umiditatea acesteia.

În testele efectuate pe șoareci predispuși la afecțiuni cutanate asemănătoare psoriazisului, s-a înregistrat o reducere semnificativă a simptomelor.

Testele inițiale au durat o săptămână, dar cercetătorii speră că sistemul – pe care îl numesc platforma ABLE (de la Active Biointegrated Living Electronics) – ar putea fi folosit timp de o jumătate de an sau mai mult.

Pentru a face tratamentul mai convenabil, dispozitivul poate fi liofilizat pentru depozitare și poate fi rehidratat cu ușurință atunci când este nevoie.

Întrucât efectele de vindecare sunt furnizate de bacterii, „este ca un medicament viu – nu trebuie să îl reumpli”, a declarat Saehyun Kim, celălalt coautor al lucrării.

Pe lângă tratarea psoriazisului, oamenii de știință pot prevedea aplicații precum plasturi pentru a accelera vindecarea rănilor la pacienții cu diabet.

De asemenea, ei speră să extindă abordarea la alte tipuri de țesuturi și tipuri de celule.

„De exemplu, am putea crea un dispozitiv care să producă insulină sau un dispozitiv care să facă interfață cu neuronii”, au explicat ei. „Există multe aplicații potențiale”.

Profesorul Bozhi Tian a mărturisit că și-a propus acest obiectiv încă de pe vremea când era cercetător postdoctoral, în urmă cu aproape 15 ani, când a început să experimenteze pentru prima dată cu „țesuturile cyborg”.

„De atunci, am învățat atât de multe despre lucruri fundamentale, cum ar fi modul în care celulele fac interfață cu materialele și chimia și fizica hidrogelurilor, ceea ce ne permite să facem acest salt”, a spus el. „Să vedem că a devenit realitate este minunat”.

Echipa colaborează cu Centrul Polonez pentru antreprenoriat și inovare pentru a comercializa tehnologia.

Foto articol: Un plasture foarte subțire încorporează un circuit electronic flexibil, un gel fabricat din amidon de tapioca și gelatină și bacterii prietenoase care ajută la tratarea afecțiunilor pielii. Credit: Jiuyun Shi și Bozhi Tian, UChicago, iunie 2024

scrie un comentariu

0 Comentarii

Adaugă un comentariu