Μερικές πληγές απλά δεν επουλώνονται. Λοιμώξεις, ασθένειες όπως ο διαβήτης και το κατεσταλμένο ανοσοποιητικό σύστημα συχνά καθυστερούν την επούλωση. Οι χρόνιες πληγές μπορεί να παραμείνουν ανοικτές για μήνες και να οδηγήσουν σε άγχος και κατάθλιψη. Στη χειρότερη περίπτωση, είναι απειλητικές για τη ζωή. Την ίδια ώρα κόστος της θεραπείας τους έχει αυξηθεί στα 25 δισεκατομμύρια δολάρια τον χρόνο.
Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ αναπτύσσουν τώρα έναν ασύρματο, «έξυπνο» επίδεσμο που υπόσχεται ταχύτερη αποκατάσταση των ιστών παρακολουθώντας τη διαδικασία επούλωσης των πληγών και τη θεραπεία τους ταυτόχρονα.
Όπως οι ίδιοι αναφέρουν στο περιοδικό Nature Biotechnology η συσκευή τους προάγει το ταχύτερο κλείσιμο του τραύματος, αυξάνει τη ροή αίματος στον κατεστραμμένο ιστό και βελτιώνει την αποκατάσταση του δέρματος μειώνοντας σημαντικά τις ουλές.
Jian-Cheng Lai, Bao Research Group @ Stanford University
Ο «έξυπνος» επίδεσμος αποτελείται από ασύρματα κυκλώματα που χρησιμοποιούν αισθητήρες αντίστασης/θερμοκρασίας για την παρακολούθηση της προόδου της επούλωσης των πληγών. Εάν η πληγή δεν επουλώνεται καλά ή ανιχνευθεί μόλυνση, οι αισθητήρες ενημερώνουν μια κεντρική μονάδα επεξεργασίας για να εφαρμοστεί περισσότερη ηλεκτρική διέγερση σε όλο το τραύμα προκειμένου να επιταχύνει το κλείσιμο του ιστού και να μειώσει τη μόλυνση. Οι ερευνητές μπόρεσαν να παρακολουθήσουν τα δεδομένα του αισθητήρα σε πραγματικό χρόνο μέσω ενός smartphone, χωρίς σύνδεση και καλώδια.
Τεχνικό θαύμα
Η ηλεκτρονική συσκευή που περιλαμβάνει μια μονάδα μικροελεγκτή (MCU), μια κεραία ραδιοφώνου, κάρτα μνήμης, έναν ηλεκτρικό διεγέρτη, βιοαισθητήρες και άλλα εξαρτήματα, έχει πάχος μόνο 100 microns - περίπου όσο ένα υλικό από λατέξ.
Όλα αυτά τα κυκλώματα εφαρμόζονται πάνω σε ένα έξυπνα σχεδιασμένο τζελ - ένα ελαστικό πολυμερές που μοιάζει με δέρμα – το οποίο, συλλέγοντας δεδομένα από βιοαισθητήρα σε πραγματικό χρόνο, παρέχει επουλωτική ηλεκτρική διέγερση στον τραυματισμένο ιστό.
Το τζελ έχει σχεδιαστεί προσεκτικά ώστε να προσκολλάται σταθερά στην επιφάνεια του τραύματος όταν χρειάζεται, αλλά και να απομακρύνεται καθαρά και απαλά χωρίς να το καταστρέφει όταν θερμαίνεται σε λίγους βαθμούς πάνω από τη θερμοκρασία του σώματος (40°C).
Οι ερευνητές περιγράφουν τον επίδεσμο όχι ως «ένα παθητικό εργαλείο, αλλά ως μια ενεργή συσκευή επούλωσης που θα μπορούσε να μεταμορφώσει το πρότυπο περίθαλψης στη διαχείριση χρόνιων τραυμάτων».
Έχει αναφερθεί ότι η ηλεκτρική διέγερση επιταχύνει τη μετακίνηση των κερατινοκυττάρων στο σημείο του τραύματος, περιορίζει τις βακτηριακές λοιμώξεις εμποδίζοντας την ανάπτυξη βιομεμβρανών στις επιφάνειες του, προάγει προληπτικά την ανάπτυξη των ιστών και βοηθά στην αποκατάστασή τους. Οι ερευνητές μπόρεσαν να πάρουν αυτήν την καλά μελετημένη τεχνολογία και να την συνδυάζουν με βιοαισθητήρα σε πραγματικό χρόνο για να παρέχουν μια νέα αυτοματοποιημένη μέθοδο επεξεργασίας που ενημερώνεται από βιοαισθητήρες.
Οι βιοαισθητήρες του έξυπνου επιδέσμου παρακολουθούν τις βιοφυσικές αλλαγές στο τοπικό περιβάλλον και παρέχουν σε πραγματικό χρόνο έναν γρήγορο και εξαιρετικά ακριβή τρόπο εκτίμησης της κατάστασης του τραύματος. «Από τεχνική άποψη, ο έξυπνος επίδεσμος ανιχνεύει τις αλλαγές αγωγιμότητας και θερμοκρασίας στο δέρμα καθώς επουλώνεται η πληγή. Η ηλεκτρική αντίσταση αυξάνεται καθώς επουλώνονται τα τραύματα και οι τοπικές θερμοκρασίες πέφτουν καθώς η φλεγμονή υποχωρεί. Με τη διέγερση και την αίσθηση σε μία συσκευή, ο έξυπνος επίδεσμος επιταχύνει την επούλωση, αλλά παρακολουθεί επίσης πώς βελτιώνεται η πληγή», λένε οι ερευνητές.
Ενεργοποίηση γονιδίων
Οι ερευνητές προχώρησαν τη μελέτη τους ένα βήμα παραπέρα προσπαθώντας να καταλάβουν γιατί και πώς η ηλεκτρική διέγερση βοηθά στην ταχύτερη επούλωση της πληγής. Θεωρούν ότι η ηλεκτρική διέγερση ενεργοποιεί κάποια γονίδια τα οποία κωδικοποιούν πρωτεΐνες που συντελούν στην κάθαρση των παθογόνων και την επιδιόρθωση του τραύματος ή προάγουν τους μυς και τους μαλακούς ιστούς προωθώντας την ανάπτυξη.
Ομοίως, η ηλεκτρική διέγερση αυξάνει την ποσότητα των λευκών αιμοσφαιρίων, δηλαδή των μονοκυττάρων και των μακροφάγων, μέσω της στρατολόγησης υψηλότερων ποσοτήτων αντιφλεγμονωδών μακροφάγων Μ2, τα οποία έχουν αναφερθεί προηγουμένως ότι παίζουν βασικό ρόλο στον σχηματισμό εξωκυτταρικής μήτρας που απαιτείται κατά τις φάσεις πολλαπλασιασμού της επούλωσης του τραύματος.
Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι η έξυπνη συσκευή είναι μια απόδειξη της ιδέας και πολλά υποσχόμενη. Ωστόσο, παραμένουν πολλές προκλήσεις που περιλαμβάνουν την αύξηση του μεγέθους της συσκευής σε ανθρώπινη κλίμακα, τη μείωση του κόστους και την επίλυση προβλημάτων μακροπρόθεσμης αποθήκευσης δεδομένων, αλλά και την πρόσθεση αισθητήρων που μετρούν μεταβολίτες, βιοδείκτες και pH. Παραμένουν και ορισμένα πιθανά εμπόδια στην κλινική χρήση, όπως η απόρριψη του τζελ, όπου το δέρμα μπορεί να αντιδράσει στη συσκευή και να δημιουργήσει έναν κακό συνδυασμό gel-to-skin ή βιοαπόρριψη των αισθητήρων, που μπορεί να προκαλέσει ερεθισμό. Παρόλα αυτά, οι ερευνητές προχωρούν και παραμένουν αισιόδοξοι για τις δυνατότητες του έξυπνου επιδέσμου τους στην επούλωση χρόνιων πληγών και τραυμάτων.
