Ein intelligenter Verband, der chronische Wunden überwachen und deren Heilung unterstützen kann, wurde von Wissenschaftlern entwickelt, die sagen, dass das Gerät Menschen mit diabetischen Geschwüren, Verbrennungen und nicht heilenden Operationswunden helfen könnte.
Entsprechend Zahlen von 2018gibt es in Großbritannien 2,2 Millionen Menschen mit chronischen Wunden, die den NHS jährlich 5,3 Milliarden Pfund kosten.
Jetzt sagen Forscher, dass sie ein Gerät entwickelt haben, das solche Wunden heilen könnte: ein dehnbares, drahtloses, bioelektronisches System, das an der Haut haften kann.
„Das Gerät besteht aus zwei Teilen – einer wiederverwendbaren flexiblen Leiterplatte und einem Einwegpflaster“, sagte Dr. Wei Gao, Mitautor der Studie vom California Institute of Technology. „Das Einwegpflaster enthält Biosensoren, Elektroden und mit Medikamenten beladene Hydrogele.“
Die Biosensoren bedeuten, dass das „intelligente Bandage“-Gerät Merkmale der Wunde wie Temperatur, pH-Wert und Konzentrationen von Substanzen wie Glukose, Harnsäure und Laktat überwachen kann – Metriken, die wichtige Erkenntnisse darüber liefern, ob die Wunde infiziert ist und wie stark sie entzündet ist .
Das Gerät ermöglicht die Anwendung elektrischer Stimulation – eine Technik, die zuvor zur Förderung der Wundheilung entwickelt wurde, die jedoch durch sperrige Geräte behindert wurde. Es ermöglicht auch die kontrollierte Freisetzung von entzündungshemmenden und antimikrobiellen Wirkstoffen.
„Alle Signale können drahtlos an eine Benutzerschnittstelle gesendet werden [such as] ein Computer oder ein Mobiltelefon“, sagte Gao. „Wir können die Wirkstofffreisetzung drahtlos steuern, indem wir eine elektrische Spannung anlegen.“
Schreiben in der Zeitschrift Science Advances, beschreibt das Team, wie sie die intelligenten Bandagen an Wunden von diabetischen Mäusen und Ratten vor und nach der Infektion getestet haben und festgestellt haben, dass die Geräte in der Lage waren, Merkmale wie Temperatur, Glukosespiegel und pH-Wert der Wundflüssigkeit zu erkennen. Diese Messungen änderten sich wie erwartet vor und nach der Behandlung der Mäuse.
Darüber hinaus zeigten Mäuse mit intelligenten Verbänden, die sowohl eine Wirkstofffreisetzung als auch eine elektrische Stimulation erlebten, eine höhere Wundverschlussrate und weniger Narbenbildung als Mäuse, deren Wunden nicht von den Verbänden bedeckt waren.
Das Team sagt, dass es Kosten in Höhe von mehreren zehn Dollar für den wiederverwendbaren Elektronikteil des Geräts und ein paar Dollar für ein Einwegpflaster erwartet, und fügt hinzu, dass die intelligente Bandage derzeit ein bis zwei Wochen lang verwendet werden kann.
Während weitere Arbeiten erforderlich sind, einschließlich Studien mit Schweinen und Menschen, hofft Gao, dass die intelligenten Bandagen in den nächsten fünf bis zehn Jahren in Kliniken eingesetzt werden könnten.
Dr. Jenna Cash, Hauptforscherin der Forschungsgruppe für Hautwunden an der Universität Edinburgh, die nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, die Studie sei ein wunderbares Stück Arbeit. „Ich denke, die Idee ist wirklich spannend und ein großer Schritt nach vorne“, sagte sie.
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Aber Cash sagte, es bleiben Rätsel: „Ein Teil des Problems, das wir haben [with chronic wounds] ist, dass wir die Mechanismen, durch die sie entstehen, nicht wirklich verstehen. Und ohne dass wir die genauen zellulären und molekularen Mechanismen hinter ihrer Bildung und ihrer Beständigkeit verstehen, ist es schwierig herauszufinden, wie man diesen Prozess umkehren kann.“
Cash fügte hinzu, dass eine Frage sei, ob die von den neuen Geräten durchgeführten Messungen für echte chronische Wunden beim Menschen relevant sein werden, da sie möglicherweise bereits infiziert sind, wenn das Überwachungssystem angewendet wird, und möglicherweise nicht wie die Wunden von Nagetieren heilen. Ein weiteres Problem ist, dass chronische Wunden große Unterschiede in der Größe und der Menge an Flüssigkeit aufweisen können, die sie produzieren.
„Es ist ein aufregender Fortschritt, aber es wird noch viel Entwicklung brauchen, um sicherzustellen, dass es bei Menschen wie beabsichtigt funktioniert“, sagte sie.