Bandagem inteligente monitora ferimentos em tempo real

A bandagem é talvez uma das primeiras e mais básicas ferramentas médicas que os humanos inventaram. Por milhares de anos, as pessoas têm usado tiras de pano em feridas para estancar o sangramento e curar feridas – mas isso não significa que a maneira como fazemos e usamos bandagens não mudou. Na verdade, mudou bastante.

Os antigos egípcios usavam o mel com inteligência tanto como adesivo quanto como antibiótico natural. Hipócrates, o notável médico grego cujo nome está diretamente ligado ao juramento de Hipócrates, era conhecido por tratar úlceras com vinho e cobri-las com folhas de figueira. Avançando para o século 20, o funcionário da Johnson & Johnson, Earle Dickson, inventou o agora onipresente Band-Aid.

Mas e a bandagem do século 21? Acho que você já tem uma ideia de como é: prenda um barco cheio de sensores e eletrônicos, e agora é uma bandagem ‘inteligente’!

De linho áspero a sensores de alta tecnologia

Esses curativos de alta tecnologia são normalmente projetados para fazer uma de duas coisas: coletar dados sobre o estado de uma ferida ou ajudar a curar a ferida. Mas o curativo inteligente desenvolvido por uma equipe liderada por Yuanwen Jiang, engenheiro químico da Universidade de Stanford, faz as duas coisas.

O dispositivo flexível e sem bateria pode monitorar feridas em tempo real, ao mesmo tempo em que oferece tratamento e reduz significativamente a formação de tecido cicatricial. Por exemplo, pode ser amarrado no local de lesões crônicas, como na perna dolorida de um diabético ou em úlceras nos pés que podem durar meses. Esses tipos de feridas crônicas que não cicatrizam podem facilmente arruinar a qualidade de vida de um paciente, causando ansiedade e depressão, além de custar aos sistemas de saúde em todo o mundo mais de US$ 25 bilhões por ano.

Para monitorar a cicatrização de feridas, o dispositivo usa sensores de impedância e temperatura embutidos em circuitos sem fio. Se o dispositivo detectar que a ferida está cicatrizando mal ou, pior ainda, está infectada, a unidade central de processamento direcionará mais estimulação elétrica ao longo da curvatura da ferida para acelerar o fechamento do tecido e reduzir a infecção . Se a impedância elétrica aumentar e a temperatura local diminuir, isso significa que a inflamação está diminuindo e a ferida está realmente cicatrizando. Todos os dados dos sensores podem ser rastreados sem fio em tempo real usando um aplicativo para smartphone.

Notavelmente, todos os componentes eletrônicos, incluindo sensores, antena de rádio, unidade de microcontrolador, memória e todos os outros componentes, cabem dentro de uma única camada elétrica flexível com apenas 100 mícrons de espessura. Isso é tão grosso quanto uma única camada de tinta látex.

Materiais inteligentes, detecção inteligente

No topo da camada elétrica ativa encontra-se um hidrogel feito sob medida, que é um polímero semelhante à pele que fornece estimulação elétrica curativa e facilita a coleta de dados dos sensores. O hidrogel é projetado para ter uma superfície adesiva que é apertada o suficiente para se fixar com segurança à superfície da ferida, mas solta o suficiente para que o paciente ou o médico possa retirar o curativo de forma limpa e suave sem danificar a ferida quando aquecido a apenas 40°C (104°F).

“Ao selar a ferida, o curativo inteligente protege enquanto cura”, diz Yuanwen Jiang, coautor do estudo e pós-doutorado na Escola de Engenharia de Stanford. “Mas não é uma ferramenta passiva. É um dispositivo de cura ativo que pode transformar o padrão de atendimento no tratamento de feridas crônicas”.

Para acelerar o processo de cicatrização, o curativo estimula eletricamente o local da ferida. Pesquisas anteriores descobriram que a estimulação elétrica limita a infecção bacteriana, previne o desenvolvimento de biofilmes, ajuda na reparação de tecidos e promove proativamente o crescimento de novos tecidos. Enquanto testavam seu curativo eletrônico, os pesquisadores de Stanford também encontraram evidências de que a estimulação elétrica parece promover a expressão de certos genes pró-regenerativos, como Selenop (um gene anti-inflamatório) e Apoe (um gene que promove o crescimento e a reparação muscular ). ).

Isso não é tudo. A estimulação elétrica também aumenta a produção de glóbulos brancos, particularmente monócitos e macrófagos – as células imunes desempenham um papel fundamental no fechamento de feridas e na proliferação da fase ativa da cicatrização de feridas.

Por enquanto, essa iteração específica é apenas uma prova de conceito. Os pesquisadores precisam descobrir como reduzir custos e resolver alguns problemas de armazenamento de dados de longo prazo, e também estão procurando maneiras de melhorá-lo. Por exemplo, novos sensores poderiam ser adicionados para medir outros indicadores importantes, como metabólitos, biomarcadores e acidez.

Mas a tecnologia pode chegar mais cedo ou mais tarde. Juntamente com um algoritmo de aprendizado de máquina, todo esse fluxo massivo de dados pode ser transformado em diagnósticos acionáveis ​​que são mais precisos e rápidos.

Os curativos convencionais ainda terão seu tempo e lugar. Afinal, por que estragar um clássico se ele não está quebrado? Mas é ótimo ver a tecnologia de curativos atingir o próximo nível.

As descobertas foram relatadas na revista Nature Biotechnology