Новая «умная» повязка может обнаружить инфекцию до того, как она распространится

Фото из открытых источников

Хронические раны — одни из самых сложных проблем современной медицины. В отличие от обычных порезов или царапин, они могут сохраняться в течение недель или месяцев, незаметно изменяясь таким образом, что за ними трудно следить, а лечить их еще сложнее.

Инфекции часто развиваются под поверхностью кожи, где ранние признаки легко пропустить. К тому времени, когда проблема становится видимой, процесс заживления может уже замедлиться.

Теперь исследователи разработали новый вид «умной» повязки для ран, которая может изменить этот график. Разработанная для мониторинга и лечения травм в режиме реального времени, эта технология объединяет датчики и терапию в одной, быстро реагирующей на внешние воздействия повязке. Полная версия исследования была опубликована в журнале Chemical Engineering Science.

Хронические раны создают значительную нагрузку на системы здравоохранения. Они требуют постоянного внимания, и планы лечения часто меняются по мере изменения состояния раны. Небольшая инфекция может быстро перерасти в серьезную проблему, если ее не обнаружить на ранней стадии.

Исследователи и раньше пытались создать «умные» повязки. Некоторые из них могли распознавать инфекцию, а другие — доставлять лекарственные препараты. Однако объединение обеих возможностей в одном простом и удобном продукте оказалось настоящей проблемой. Устройства часто оказываются слишком сложными, слишком дорогими или слишком трудными в использовании вне лаборатории.

Новый подход использует крошечные материалы, называемые углеродными точками. Это небольшие частицы на основе углерода, которые могут безопасно взаимодействовать с организмом. Они помещаются внутрь мягкого гелеобразного материала, известного как гидрогель, который уже широко используется в медицинских перевязочных материалах.

При инфицировании раны изменяется уровень pH. В ответ на это пластырь меняет цвет. Это изменение можно отследить с помощью портативного смарт-устройства, что позволяет легко считывать показания без сложного оборудования. В то же время пластырь может выделять полезные вещества, которые действуют подобно ферментам, уменьшая воспаление и способствуя заживлению.

Лечение также можно запустить вручную. Легкое нажатие на повязку высвобождает больше этих терапевтических веществ, что дает возможность как пациентам, так и врачам вмешаться при необходимости. Эта работа выполнена исследователями из Университета RMIT, где группа ученых работает над объединением методов измерения и лечения в единую систему.

«Возможность своевременно выявлять потенциальные инфекции имеет решающее значение для лечения хронических ран, поэтому эта система, работающая в режиме реального времени, может кардинально изменить ситуацию в здравоохранении», — сказала соавтор исследования Нан Нан. «В нашем процессе изготовления используются материалы, пригодные для медицинского применения, такие как гидрогели, для внедрения углеродных точек в перевязочные материалы. Этот процесс легко масштабируется и обладает большим потенциалом для коммерческого внедрения».

Одна из самых больших проблем в медицинских технологиях — это переход от лабораторных исследований к реальным пациентам. Многие идеи на ранних стадиях выглядят многообещающе, но так и не доходят до клинического применения, потому что они слишком сложны или дорогостоящи.

«Многие интеллектуальные перевязочные материалы, разработанные в исследовательских лабораториях, трудно перевести в реальную клиническую практику, поскольку они основаны на сложных конструкциях или дорогостоящих сенсорных системах», — сказала соавтор исследования Хайян Ли.

Разработанный командой подход объединяет сенсорные технологии и двухрежимную терапию в единую, оптимизированную повязку, что помогает преодолеть ключевые проблемы, ограничивающие ее коммерческое применение.

В работе также установлены четкие правила проектирования, которые будут служить ориентиром при разработке будущих интеллектуальных перевязочных материалов.

На данный момент работа была протестирована на лабораторном уровне. Следующий шаг — проверить, как она покажет себя в более сложных биологических условиях, которые лучше имитируют реальные раны в организме.

«Наш следующий шаг — оценить, как эта технология покажет себя в более сложных биологических моделях, и сотрудничать с отраслевыми партнерами для усовершенствования конструкции для реального клинического применения», — сказал ведущий автор исследования Лей Бао.

Конечная цель — превратить результаты исследований в практичные «умные» перевязочные материалы для ран и интегрировать платформу в цифровую экосистему здравоохранения.

В этой системе данные с пластыря будут собираться, анализироваться и использоваться для принятия клинических решений и улучшения ухода за хроническими ранами.

Система здравоохранения постепенно переходит к системам, способным реагировать в режиме реального времени. Этот вид повязки вписывается в эту тенденцию. Это сочетает в себе простой уход с интеллектуальной обратной связью, предоставляя как пациентам, так и врачам более качественную информацию без дополнительных действий.

Небольшой пластырь, меняющий цвет и выделяющий лечебное вещество, на первый взгляд может показаться не таким уж большим прорывом. Но в мире хронических ран время имеет значение. Выявление проблемы на ранней стадии может означать более быстрое выздоровление, меньшее количество осложнений и меньшую нагрузку на системы здравоохранения.