Inteligentne opatrunki to jedno z najciekawszych osiągnięć medtechu ostatnich lat. Wyjaśniamy, jak działają

Inteligentne opatrunki będą ratunkiem dla tych, którzy borykają się z przewlekłymi ranami. Zazwyczaj jest tak, że gdy się skaleczymy, nasza rana sama potrafi zadbać o siebie i leczy się sama. Ale, oczywiście, nie zawsze tak jest. Cukrzyca może zakłócać ten proces i powodować, że proces gojenia nie kończy zamknięciem rany. Wręcz przeciwnie. To nie tylko problem dla ludzi cierpiących na cukrzycę, ale też problem systemu ochrony zdrowia. Dlaczego? Według doniesień problem ten kosztuje (tylko) amerykańską ochronę zdrowia 25 miliardów dolarów! Na szczęście, naukowcy już od jakiegoś czasu pracują nad inteligentnymi opatrunkami, które mają ułatwić leczenie ran. 

Przewlekłe i niegojące się rany stanowią jedno z głównych i szybko rosnących powikłań klinicznych na całym świecie. Wyróżnia się cztery, zintegrowane fazy gojenia — hemostazę, stan zapalny, proliferację i przebudowę. Taką drogę musi przejść rana, aby finalnie się zasklepiła. Niestety, nie u każdego. Współczesne terapie niejednokrotnie wymagają nagłych interwencji chirurgicznych, a nadużywanie i nieodpowiednie stosowanie leków terapeutycznych prowadzi do zwiększonej zachorowalności i śmiertelności. Na ratunek przychodzą inteligentne opatrunki medyczne z laboratorium Wei Gao, profesora inżynierii medycznej (Heritage Medical Research Institute).

Ze względu na to, że istnieje wiele rodzajów przewlekłych ran, zwłaszcza w przypadku wrzodów cukrzycowych i oparzeń, istnieje spore zapotrzebowanie na taką technologię, która ułatwi i umożliwi powrót do zdrowia. Niegojące się rany są efektem zaburzeń u cukrzyków wynikających z m.in. wysokiego poziomu cukru we krwi czy zmian w strukturze naczyń krwionośnych.

Inteligentne opatrunki vs klasyczne bandaże

W odróżnieniu od klasycznego opatrunku, który składa się jedynie  z warstw chłonnego materiału, inteligentne opatrunki są wykonywane z elastycznego i rozciągliwego polimeru, zawierającego osadzone elektroniczne komponenty i leki. Zaskakująca jest obecność samej elektroniki, natomiast ta pozwala na monitorowanie cząsteczek, takich jak kwas moczowy lub mleczan, ale i występujących w ranie warunków — badany jest poziom pH czy temperatura w ranie. Elementy te mogą wskazywać na stany zapalne lub zakażenia bakteryjne.

Inteligentne opatrunki mogą reagować na trzy sposoby:

• Mogą przesłać zebrane dane z rany bezprzewodowo do pobliskiego komputera lub urządzenia mobilnego, gdzie zostaną przeanalizowane przez pracownika medycznego lub do pacjenta.
• Mogą dostarczyć antybiotyk lub inny lek przechowywany w opatrunku bezpośrednio do rany celem wyleczenia stanu zapalnego i zakażenia. 
• Mogą zastosować niskopoziomowe pole elektryczne do rany w celu stymulacji wzrostu tkankowego, co będzie skutkować przyspieszeniem procesu gojenia.

Badania prowadzono na modelach zwierzęcych w warunkach laboratoryjnych. Inteligentne opatrunki wykazały zdolność do dostarczania naukowcom aktualizacji dotyczącej rany w czasie rzeczywistym. Aktualizacje te zawierały informacje na temat stanu metabolicznego zwierząt, a także, podobnie jak u ludzi, zapewniały szybsze gojenie się ran.

Gao mówi, że wyniki są obiecujące, zapowiadając, że przyszłe badania, realizowane we współpracy z Keck School of Medicine w USC, skupią się na ulepszeniu technologii bandażowania i przetestowaniu jej na ludziach. Ze względu na różne mikro środowiska parametry mogą się od siebie znacząco różnić, stąd kolejne plany zakładają badania na większych ranach przewlekłych tak, by zwiększyć stabilność rozwiązania. 

Polskie podwórko innowacji bandażowych

Nadal trwają prace nad rozwijaniem tej technologii, aby umożliwić jeszcze precyzyjniejsze i skuteczne monitorowanie oraz leczenie przewlekłych ran. Również na naszym polskim podwórku trwają różne badania nad stworzeniem bandaży XXI wieku. Na uwagę zasługuje projekt realizowany w ramach polsko-niemieckiej współpracy (Politechnika Łódzka i Uniwersytet Medyczny w Lublinie po stronie polskiej oraz Ulm University i Max Planck Institute for Polymer Research), którego efektem mają również być inteligentne opatrunki. W tym projekcie wykorzystuje się jednak polimery inteligentne, które reagują na bodźce zewnętrzne, nanowarstwy oraz peptydy uwalniane z nowego materiału kompozytowego i stanowiące ostatnią warstwę. Według dr hab. inż. Joanny Pietrasik, liderki projektu z Wydziału Chemicznego Politechniki Łódzkiej, prowadzone badania mają otworzyć nowe kierunki dla rozwiązań skórnych, jakimi są inteligentne opatrunki. Przewiduje się, że następne generacje materiałów opatrunkowych będą dostosowywane do różnych rodzajów ran i zwalczania zakażeń zagrażających życiu.

Mimo że współczesne laboratoria, które zajmują się tworzeniem klasycznych opatrunków, w niczym nie przypominają tych z dalekiej przeszłości, najpopularniejszą i najtańszą metodą opatrywania ran są wciąż gazy czy bandaże. Być może, niedługo się to zmieni?