Беспроводная "умная" повязка, способствующая восстановлению тканей

Беспроводная "умная" повязка, способствующая восстановлению тканей

03 Jan 2023
68

Ученые из Стэндфордского университета разработали беспроводной "умный" бандаж, который доказал свою перспективность как средство ускорения восстановления тканей путем мониторинга заживления раны и одновременного ее лечения.

Исследователи заявили, что их технология способствует более быстрому закрытию ран, увеличивает приток крови к поврежденным тканям и улучшает восстановление кожи, значительно уменьшая образование рубцов. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Biotechnology.

"Умная" повязка включает в себя беспроводную схему, которая использует датчики импеданса/температуры для мониторинга процесса заживления раны. Если рана хуже заживает или обнаруживается инфекция, датчики сообщают центральному процессору о необходимости применить более сильную электрическую стимуляцию к ране, чтобы ускорить закрытие тканей и уменьшить инфекцию. При этом медики могут в режиме реального времени отслеживать данные датчиков по беспроводной связи на смартфоне.

Толщина слоя электроники, включающего микроконтроллерный блок, антенну, память, электростимулятор, биосенсоры и другие компоненты, составляет всего 100 микрон. Микросхемы помещаются поверх специально разработанного гидрогеля, который обеспечивает возможность лечебной электростимуляции поврежденных тканей и сбора данных биосенсоров в режиме реального времени. Причем система разработана таким образом, чтобы надежно прилипать к раневой поверхности, когда это необходимо, и аккуратно отходить без вреда для раны при нагревании всего на несколько градусов выше температуры тела.

Устройство использует электрическую стимуляцию, которая, согласно данным ранних исследований, ускоряет миграцию кератиноцитов к месту раны, ограничивает бактериальные инфекции и предотвращает развитие биопленок на раневых поверхностях. Кроме этого, она активно способствует росту тканей и помогает их восстановлению. Ученые смогли использовать эту технологию и интегрировать ее с данными биосенсоров в режиме реального времени, чтобы создать новую автоматизированную методику лечения с использованием сенсоров.

"Умная" повязка ощущает изменения проводимости и температуры кожи по мере заживления раны, поскольку электрический импеданс увеличивается по мере заживления раны, а местная температура снижается с уменьшением воспаления.

Разработчики технологии считают, что электростимуляция способствует активации прорегенеративных генов, таких как Selenop — это противовоспалительный ген, который, как было установлено, помогает очищению организма от патогенов и восстановлению ран. А также гена Apoe, который способствует росту мышц и мягких тканей. Аналогично, электрическая стимуляция увеличила количество лейкоцитов, а именно моноцитов и макрофагов, за счет привлечения большего количества противовоспалительных макрофагов M2, которые способствуют регенерации и играют ключевую роль в формировании внеклеточного матрикса, необходимого во время пролиферативных фаз заживления ран.

В настоящее время "умная" повязка является только прототипом и доказательством концепции. В дальнейшем ученым надо решить некоторые задачи, связанные с необходимостью увеличения размеров устройства, снижением его стоимости и созданием возможности долгосрочного хранения данных.