Material inovator utilizează lumina vizibilă pentru dezinfectarea rănilor cronice
Rănile cronice impun o povară atât pacienților, cât și sistemului de sănătate.
Cercetătorii de la Empa dezvoltă un material inovator care eliberează ingrediente active atunci când este expus la lumina vizibilă. Această tehnologie, integrată într-un plasture pentru rănă, ar putea îmbunătăți tratamentele pentru răni și ar putea deschide calea către o nouă generație de terapii inteligente pentru rănile cronice.
Corpul uman are capacitatea fascinantă de a se vindeca singur, înlocuind milioane de celule vechi cu altele noi în fiecare zi. Totuși, anumite afecțiuni pot împiedica aceste mecanisme de vindecare, cum ar fi diabetul zaharat, o boală care afectează peste 500.000 de oameni în Elveția. Dacă diabetul nu este tratat corespunzător, nivelurile ridicate ale glicemiei pot deteriora vasele de sânge și nervii, conducând la o circulație sanguină deficitară la nivelul picioarelor. Aceasta poate duce la sindromul piciorului diabetic: chiar și un mic punct de presiune în interiorul unei încălțăminte poate provoca răni. În timp ce la persoanele sănătoase o astfel de rană se vindecă în 1-2 săptămâni, la cei cu diabet aceasta poate deveni cronică, adică nu se vindecă în patru săptămâni, în ciuda îngrijirii corespunzătoare.
Tratamentul rănilor cronice este gestionat de obicei de o echipă multidisciplinară care include specialiști în dermatologie, chirurgie și asistență medicală. Rana necesită monitorizare frecventă și schimbarea pansamentelor de cel puțin la fiecare trei zile, adesea timp de până la un an. Din acest motiv, rănile cronice reprezintă o povară economică serioasă pentru sistemul de sănătate.
Pentru a reduce aceste costuri și a ușura povara asupra profesioniștilor din domeniul sănătății, cercetătorii de la Empa lucrează la metode inovatoare de tratament pentru rănile cronice. Echipa condusă de Luciano Boesel și Giorgia Giovannini de la laboratorul Membranelor și Textilelor Biomimetice din St. Gallen a dezvoltat un material care eliberează ingrediente active într-o manieră controlată atunci când este expus la lumină, ceea ce ar putea îmbunătăți eficiența tratamentului și reduce efectele secundare. Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au încărcat nanoparticule de silice cu clorhexidină, un dezinfectant utilizat frecvent pentru răni. Aceste nanoparticule au fost apoi acoperite cu un strat de polimer care conține fotoswitch-uri moleculare speciale. Când aceste fotoswitch-uri sunt expuse la lumină LED vizibilă, ele își schimbă structura, determinând umflarea stratului de polimer și creșterea permeabilității la apă. Aceasta permite clorhexidinei să iasă din nucleul de silice. Odată ce lumina este oprită, moleculele de polimer se contractă și revin la forma lor originală, etanșă.
Atunci când este integrat într-un plasture pentru rană, acest sistem permite dezinfectarea controlată a rănilor. Timpul și doza ingredientului activ eliberat pot fi reglate prin variarea duratei sau intensității expunerii la lumină și a lungimii de undă a luminii.
Sistemul eliberează ingredientul activ într-o manieră controlată, ceea ce îi conferă un avantaj față de alte plasturi, deoarece livrarea medicamentului se face în doze precise, reducând astfel riscul ca bacteriile din rană să dezvolte rezistență. „Ideal, am putea combina acest nou sistem de livrare a medicamentului controlat de lumină cu un senzor pentru răni care determină continuu cantitatea și tipul de bacterii prezente în rană”, adaugă Luciano Boesel. Un astfel de senzor, dezvoltat de Empa în 2025, ar permite dezvoltarea ulterioară a plasturelui: nanoparticulele de dioxid de siliciu pot fi încărcate nu doar cu un dezinfectant pentru răni, ci și cu alți agenți terapeutici, iar stratul de polimer poate fi echipat cu diferite fotoswitch-uri. În funcție de lungimea de undă a luminii utilizate pentru iradierea plasturelui, pot fi activate diferite fotoswitch-uri. Astfel, rana ar putea fi tratată specific cu exact ingredientul activ necesar în orice moment, în funcție de infecția bacteriană detectată. „Aceasta ar fi un pas important către un tratament personalizat al rănilor”, subliniază Boesel. El consideră că un dezavantaj major al îngrijirii standard actuale a rănilor este că acestea sunt tratate întotdeauna în mod similar, indiferent de bacteriile prezente.
Deocamdată, nu este clar cum și când acest sistem de livrare a medicamentului controlat de lumină poate fi utilizat efectiv în practică. Echipa lui Luciano Boesel l-a dezvoltat în laborator și l-a testat până acum exclusiv în tuburi de testare. Următorul pas este adaptarea acestuia la nevoile clinice. „Suntem în contact cu diverse spitale care ar fi interesate de un astfel de sistem”, afirmă Boesel. El caută în prezent studenți doctoranzi interesați să dezvolte sistemul în cadrul disertației lor. Ulterior, sistemul va trebui să treacă prin mai multe faze de studii clinice înainte de a primi aprobată utilizarea în Elveția ca parte a unui dispozitiv medical. Așadar, chiar dacă totul decurge bine, persoanele cu sindromul piciorului diabetic vor trebui să aștepte câțiva ani pentru a beneficia de plasturele de înaltă tehnologie cu livrare controlată de lumină. Totuși, dacă va avea succes, acesta le va economisi numeroase vizite la spital. Nu în ultimul rând, ar reduce povara asupra sistemului de sănătate: chiar dacă plasturii ar fi mai scumpi de fabricat decât un plasture convențional, aceștia ar compensa aceste costuri prin reducerea necesarului de personal.
