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il bendaggio 'intelligente' monitora e accelera la guarigione delle ferite

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Il dispositivo wireless incorpora un'elettronica e un idrogel ingegnerizzato per monitorare il processo di guarigione, accelerare la chiusura dei tessuti e ridurre le infezioni attraverso la stimolazione elettrica.

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Un bendaggio "intelligente" senza fili che combina un'elettronica avanzata con un idrogel ingegnerizzato mostra la promessa di accelerare la riparazione dei tessuti monitorando contemporaneamente il processo di guarigione e trattando la ferita. In un articolo pubblicato su Nature Biotechnology il 24 novembre, i ricercatori dell'Università di Stanford affermano che il dispositivo favorisce una chiusura più rapida delle ferite, aumenta il flusso di sangue verso i tessuti lesi e migliora il recupero della pelle riducendo significativamente la formazione di cicatrici.

Il bendaggio intelligente è composto da circuiti wireless che utilizzano sensori di impedenza/temperatura per monitorare la progressione della guarigione della ferita, spiega un comunicato stampa pubblicato sul sito web EurekAlert. Se la guarigione è bloccata o viene rilevata un'infezione, i sensori inviano un segnale a un'unità di elaborazione centrale per applicare una maggiore stimolazione elettrica sul letto della ferita per accelerare la chiusura del tessuto e ridurre l'infezione. I ricercatori sono stati in grado di monitorare i dati dei sensori in tempo reale su uno smartphone, il tutto senza bisogno di cavi, si legge nel comunicato stampa.

Uno strato di elettronica dello spessore di 100 micron - un'unità microcontrollore, un'antenna radio, una memoria, uno stimolatore elettrico, biosensori e altri componenti - si trova sopra un idrogel ingegnerizzato progettato per fornire stimoli elettrici per guarire il tessuto leso e raccogliere dati biosensoriali in tempo reale.

Il polimero dell'idrogel aderisce saldamente alla superficie della ferita quando è necessario, ma si stacca in modo pulito e delicato senza danneggiare la ferita quando viene riscaldato a pochi gradi sopra la temperatura corporea.

"Sigillando la ferita, la benda intelligente protegge mentre guarisce", ha dichiarato Yuanwen Jiang, coautore dello studio e borsista post-dottorato nel laboratorio di Zhenan Bao, professore di ingegneria chimica K.K. Lee presso la Stanford School of Engineering. "Ma non si tratta di uno strumento passivo. È un dispositivo di guarigione attiva che potrebbe trasformare lo standard di cura nel trattamento delle ferite croniche"

La stimolazione elettrica, nota anche come galvanotassi, accelera la migrazione dei cheratinociti verso il sito della ferita, limita le infezioni batteriche e previene lo sviluppo di biofilm sulle superfici delle ferite per promuovere la crescita dei tessuti e aiutarne la riparazione, si legge nel comunicato stampa. I ricercatori di Stanford sono riusciti a integrare questa tecnologia collaudata con i dati dei biosensori in tempo reale per fornire quella che descrivono come un'innovativa modalità di trattamento automatizzata informata dai biosensori.

Il bendaggio intelligente rileva i cambiamenti di conduttività e temperatura della pelle durante la guarigione della ferita: l'impedenza elettrica aumenta quando le ferite guariscono e la temperatura locale diminuisce quando l'infiammazione si attenua. "Con la stimolazione e il rilevamento in un unico dispositivo, il bendaggio intelligente accelera la guarigione, ma tiene anche traccia del miglioramento della ferita", ha dichiarato Artem Trotsyuk, anche lui coautore dello studio, che ha completato il suo percorso di studi nel laboratorio di Geoffrey Gurtner, MD, già Johnson & Johnson Distinguished Professor of Surgery (Emeritus) presso la Stanford School of Medicine, e attualmente Presidente del Dipartimento di Chirurgia e Professore di Ingegneria Biomedica presso l'Università dell'Arizona a Tucson. "Pensiamo che rappresenti una nuova modalità che consentirà nuove scoperte biologiche e l'esplorazione di ipotesi precedentemente difficili da verificare sul processo di guarigione umano", ha aggiunto Trotsyuk.

I ricercatori avvertono che il bendaggio intelligente è ancora una prova di concetto, anche se promettente, e che rimangono molte sfide: in particolare, aumentare le dimensioni del dispositivo a misura d'uomo, ridurre i costi e risolvere i problemi di archiviazione dei dati a lungo termine. Inoltre, potrebbero essere aggiunti nuovi sensori per misurare metaboliti, biomarcatori e pH, ad esempio. Esistono inoltre alcuni potenziali ostacoli all'uso clinico, come il rigetto dell'idrogel o il biofouling dei sensori, che possono causare irritazioni.