Fotografías del vendaje inteligente
Un vendaje inteligente promete acelerar la curación de heridas
Combina estimulación eléctrica inalámbrica y biosensores para brindar esperanza a los pacientes con lesiones de curación lenta
Algunas heridas tardan mucho tiempo en curar o simplemente no lo hacen. Las infecciones, las enfermedades como la diabetes y los sistemas inmunitarios debilitados a menudo retrasar la curación. Las heridas crónicas pueden durar meses y provocar ansiedad y depresión. El coste del tratamiento se dispara y en el peor de los casos, son potencialmente mortales.
Investigadores de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, han desarrollado un vendaje inteligente inalámbrico que se ha mostrado prometedor para acelerar la reparación de tejidos al controlar el proceso de curación de heridas mientras las trata, según publican en la revista Nature Biotechnology.
Los investigadores dicen en el artículo que su dispositivo promueve un cierre más rápido de las heridas, aumenta el flujo de sangre nueva al tejido lesionado y mejora la recuperación de la piel al reducir significativamente la formación de cicatrices.
El vendaje inteligente está compuesto por circuitos inalámbricos que utilizan sensores de impedancia/temperatura para monitorear la progresión de la cicatrización de heridas. Si la herida cicatriza menos o se detecta una infección, los sensores informan a una unidad central de procesamiento para que aplique más estimulación eléctrica en el lecho de la herida para acelerar el cierre del tejido y reducir la infección. Los investigadores pudieron rastrear los datos del sensor en tiempo real en un teléfono inteligente, todo sin necesidad de cables.
Maravilla de la ingeniería
La capa electrónica, que incluye una unidad de microcontrolador (MCU), antena de radio, memoria, estimulador eléctrico, biosensores y otros componentes, tiene un grosor de solo 100 micrones, aproximadamente el grosor de una sola capa de pintura de látex.
Todo ese circuito se monta sobre un hidrogel ingeniosamente diseñado, un polímero gomoso similar a la piel, que está integrado para brindar estimulación eléctrica curativa al tejido lesionado y recopilar datos de biosensores en tiempo real.
El polímero en el hidrogel está cuidadosamente diseñado para adherirse de manera segura a la superficie de la herida cuando sea necesario, pero para retirarse limpia y suavemente sin dañar la herida cuando se calienta a solo unos pocos grados por encima de la temperatura corporal (40 °C/104 °F).
«Al sellar la herida, el vendaje inteligente protege mientras sana», dice Yuanwen Jiang , coautor del estudio y becario postdoctoral en el laboratorio de Zhenan Bao, profesor KK Lee de Ingeniería Química en la Escuela de Stanford. de Ingeniería. «Pero no es una herramienta pasiva. Es un dispositivo de curación activo que podría transformar el estándar de atención en el tratamiento de heridas crónicas».
Se ha informado anteriormente que la estimulación eléctrica, también conocida como galvanotaxis, acelera la migración de queratinocitos al sitio de la herida, limita las infecciones bacterianas y previene el desarrollo de biopelículas en las superficies de las heridas, para promover de manera proactiva el crecimiento del tejido y ayudar con la reparación del tejido. Los investigadores pudieron tomar esta tecnología bien estudiada e integrarla con datos de biosensores en tiempo real para proporcionar una nueva modalidad de tratamiento automatizado informada por biosensores.
Con estimulación y detección en un dispositivo, el vendaje inteligente acelera la curación, pero también realiza un seguimiento a medida que mejora la herida"
Las capacidades de biodetección del vendaje inteligente monitorean los cambios biofísicos en el entorno local, proporcionando una forma en tiempo real, rápida, robusta y extremadamente precisa de medir el estado de la herida. Técnicamente hablando, el vendaje inteligente detecta la conductividad y los cambios de temperatura en la piel a medida que la herida sana: la impedancia eléctrica aumenta a medida que las heridas sanan y las temperaturas locales disminuyen a medida que disminuye la inflamación. «Con estimulación y detección en un dispositivo, el vendaje inteligente acelera la curación, pero también realiza un seguimiento a medida que mejora la herida», dice Artem Trotsyuk , también coautor del estudio que completó su trabajo de posgrado en el laboratorio de Geoffrey.
Un paso más allá
Los investigadores llevaron su estudio un paso más allá y se aventuraron a comprender por qué y cómo la estimulación eléctrica cura la herida más rápido. Ahora creen que la estimulación eléctrica promueve la activación de genes pro-regenerativos como Selenop, un gen antiinflamatorio que se ha descubierto que ayuda con la eliminación de patógenos y la reparación de heridas, y Apoe, que se ha demostrado que aumenta el crecimiento de los músculos y los tejidos blandos. Asimismo, la estimulación eléctrica aumentó la cantidad de poblaciones de glóbulos blancos, a saber, monocitos y macrófagos, a través del reclutamiento de mayores cantidades de macrófagos antiinflamatorios M2, que se han informado previamente como pro-regenerativos y juegan un papel clave en la formación de matriz extracelular. que se requiere durante las fases proliferativas de cicatrización de heridas.
Los investigadores advierten que el vendaje inteligente es, hasta el momento, una prueba de concepto, aunque prometedora. Sin embargo, aún quedan muchos desafíos. Estos incluyen aumentar el tamaño del dispositivo a escala humana, reducir costos y resolver problemas de almacenamiento de datos a largo plazo: todo lo necesario para escalar a la producción en masa en caso de necesidad y oportunidad. Del mismo modo, existen sensores potencialmente nuevos que actualmente no están integrados y que podrían agregarse, como los que miden metabolitos, biomarcadores y pH. Y existen algunos obstáculos potenciales para el uso clínico, como el rechazo del hidrogel, en el que la piel puede reaccionar al dispositivo y crear una mala combinación gel-piel, o la bioincrustación de los sensores, que puede causar irritación.
A pesar de estos obstáculos, los investigadores siguen adelante y se mantienen optimistas sobre el potencial de su vendaje inteligente para brindar esperanza a los pacientes que sufren heridas crónicas.