Revolutionair slim verband bewaakt wonden en levert gerichte therapie voor snellere genezing

• Het slimme verband kan de toestand van chronische wonden monitoren en de juiste medicijnen afleveren. 
• Het heeft pH-, temperatuur- en zuurstofsensoren die zijn vervaardigd op perkamentpapier.
• Alle componenten zijn geselecteerd om de kosten laag te houden. 

Chronische niet-genezende wonden, zoals bedstenen en diabetesvoeten, treffen jaarlijks meer dan 6,5 miljoen Amerikanen. Volgens onderzoek kost de behandeling van dergelijke wonden op jaarbasis meer dan 25 miljard dollar, en dit bedrag stijgt elk jaar als gevolg van het toenemende aantal diabetes en zwaarlijvigheid onder de vergrijzende bevolking.

De bestaande behandelingen zijn generiek, arbeidsintensief en vrij duur. Meestal zijn ze afhankelijk van typische reiniging, zuurstoftherapie, debridement (verwijdering van beschadigd weefsel) of systemische toediening van antibiotica. Verbanden die verkrijgbaar zijn in ziekenhuizen en klinieken – hydrocolloïden, schuimen, hydrogels, alginaat en meer – zijn niet erg effectief.

Daarom hebben onderzoekers van Tufts University een slim verband gebouwd om de toestand van chronische wonden regelmatig te monitoren en geschikte medicijnen af te leveren om de kans op genezing te vergroten. Het prototype heeft tot doel de conventionele, passieve verbandbehandeling te transformeren in een efficiënt paradigma voor het aanpakken van lastige medische uitdagingen.

Onderdelen van Smart Bandage

Om het natuurlijke genezingsproces te ondersteunen, heeft het team het verband ontwikkeld met verwarmingselementen en thermo-responsieve medicijndragers, die geschikte medicijnen kunnen overbrengen als reactie op ingebouwde temperatuur- en pH-sensoren die infecties en ontstekingen monitoren.

Een slim verband met microprocessor (links) en wondbedekkingsmodule (rechts) | Credit:Mike Silver/Tufts University

In tegenstelling tot conventionele verbanden integreert het slimme verband sensoren (zuurstof, pH, ontstekingsmediatoren), medicijnafgifte (antibiotica, zuurstof, stamcellen) en elektronische intelligentie om het genezingsproces aanzienlijk te verbeteren door individuele reacties te monitoren en passende aanpassingen aan de therapie mogelijk te maken. Dit gebeurt allemaal met beperkte tussenkomst van de zorgverlener of patiënt.

Hoe het werkt?

Een van de cruciale parameters voor het volgen van de voortgang van een chronische wond is de pH-waarde. Gebruikelijke genezende wonden hebben een pH-waarde tussen 5,5 en 6,5, maar bij niet-genezende wonden ligt de waarde boven de 6,5. Een andere belangrijke parameter is de temperatuur, die het ontstekingsniveau in de buurt van de wond bepaalt.

Het slimme verband heeft zilver- (gebruikt als antisepticum), pH-, temperatuur- en zuurstofsensoren op nanoschaal, vervaardigd op perkamentpapier (hydrofoob). De zuurstofafgiftemodule is afhankelijk van de katalytische omzetting van waterstofperoxide in gebieden waar nanodeeltjes van mangaandioxide zijn afgezet.

Zuurstofgeneratie- en detectiepatch | Met dank aan onderzoekers 

Het hydrofobe papier is biocompatibel en geschikt voor wondverband. Ze kunnen voorkomen dat waterstofperoxide het geïnfecteerde gebied aanraakt en zorgen ervoor dat zuurstof naar het wondbed kan diffunderen.

Referentie:NextFlex | Tufts Universiteit

Alle componenten van het slimme verband zijn geselecteerd om de kosten laag te houden. Bovendien hebben ze alle componenten wegwerpbaar gemaakt, behalve de microprocessor, die hergebruikt kan worden.

Testen en toepassingen

Dit type slimme verbanden heeft een verscheidenheid aan mogelijkheden:het kan worden ingebed met andere detectiemodules, medicijnen en groeifactoren voor de behandeling van verschillende aandoeningen als reactie op meerdere genezingsmarkers.

Het prototype is met succes getest in vitro-omstandigheden (gecontroleerde omgeving buiten een levend organisme). Het team voert nu klinische onderzoeken uit in vivo omstandigheden (levende organismen) om de voordelen ervan ten opzichte van conventionele verbanden te bepalen.

Lees:Nieuwe ‘moleculaire lijm’ kan op effectieve wijze medicijnen aan kankercellen afleveren

Terwijl ze dit doen, kunnen ze met de volgende uitdagingen te maken krijgen:

1. Het printen van noodzakelijke heterogene materialen op perkamentpapier onder herhaalde buigcycli.
2. Integratie van flexibele afgiftekanalen voor microvloeistoffen.
3. Goede inkapseling van elektrische modules.