O platformă electroceuticală portabilă facilitează gestionarea durerii de la distanță
O „electroceuticală purtabilă” a fost dezvoltată, având potențialul de a reduce necesitatea vizitelor la spital sau a dependenței de analgezice de fiecare dată când apare durerea.
Când este atașată pe piele, aceasta moderează durerea prin stimulare electrică și poate fi controlată de la distanță prin intermediul unui smartphone, chiar și peste distanțe mari, precum între Coreea de Sud și Statele Unite.
KAIST (Președinte Choongsik Bae) a anunțat pe 13 septembrie că un grup de cercetare comun, condus de profesorul Jae-Woong Jeong de la Școala de Inginerie Electrică a KAIST și de Dr. Sanghun Lee de la KIOM (Institutul Coreean de Medicină Orientală, Președinte Sung-Kyu Kho), a dezvoltat o platformă electroceuticală purtabilă care combină electroceuticale cu microace wireless (ace fine care se lipesc de piele) și tehnologie de control de la distanță bazată pe Internetul Lucrurilor (IoT).
Caracteristica principală a acestei cercetări este că un singur dispozitiv mic, atașat pe piele, integrează stimularea electrică stabilă, controlul de la distanță prin smartphone și stimularea automată bazată pe starea fiziologică a corpului. Odată ce eficacitatea și siguranța sa vor fi validate cu pacienți reali, tehnologia ar putea fi utilizată pentru gestionarea personalizată a durerii acasă sau în viața de zi cu zi.
Necesitatea unei astfel de abordări este deosebit de relevantă pentru gestionarea durerii cronice. Analgezicele sunt utilizate pe scară largă pentru a trata durerea cronică, dar utilizarea pe termen lung a medicamentelor ridică îngrijorări legate de efectele secundare și dependență.
În special, analgezicele opioide utilizate în condiții precum durerea de cancer prezintă un risc crescut de toleranță și utilizare abuzivă, ceea ce a stimulat cercetările în domeniul „electroceuticalelor”, dispozitive care moderează nervii prin stimulare electrică ca alternativă la medicamente.
Cu toate acestea, electroceuticalele existente au limitări. Dispozitivele implantabile necesită intervenție chirurgicală, iar electrozii atașați pe piele pot să nu reușească să livreze curent electric corespunzător, în funcție de condițiile pielii, cum ar fi transpirația sau celulele moarte ale pielii. Un curent concentrat pe anumite zone poate, de asemenea, să ridice temperatura pielii sau să prezinte riscul de arsuri.
Pentru a aborda aceste probleme, echipa de cercetare a dezvoltat electrozi cu microace conductivi, aderenți și responsivi la temperatură. Deoarece microacele pătrund în stratul cornos, care este foarte rezistent, dispozitivul poate livra o stimulare electrică stabilă, reducând influența transpirației și a celulelor moarte ale pielii.
Echipa a acoperit, de asemenea, electrozii cu un hidrogel conductiv (un material gelatinos care reține o cantitate mare de apă) pentru ca curentul să se distribuie uniform, în loc să se concentreze la vârful acelor.
Pe lângă îmbunătățirea performanței electrice, electrozii au fost proiectați cu un mecanism de siguranță termică integrat. Când temperatura pielii crește anormal, aderența electrozilor slăbește, iar aceștia se detașează singuri de piele, ajutând la reducerea riscului de arsuri care ar putea apărea în timpul stimulării electrice.
Dincolo de interfața cu pielea, echipa de cercetare a integrat dispozitivul cu gestionarea la distanță bazată pe IoT. Folosind un smartphone și un server cloud, un furnizor de servicii medicale poate controla timpul de funcționare și stimularea electrică a dispozitivului în timp real sau pe o bază programată, chiar și atunci când se află departe de pacient.
Echipa a confirmat că dispozitivul poate fi controlat de la distanță, chiar și pe distanțe internaționale mari, cum ar fi între Coreea de Sud și Statele Unite. După validarea clinică viitoare, aceasta ar putea evolua într-o abordare de gestionare a durerii bazată pe acasă sau la distanță, în care pacienții utilizează electroceuticalul sub supravegherea medicală, fără a fi necesar să viziteze un spital.
Platforma se extinde, de asemenea, dincolo de controlul la distanță, permițând operarea automată în funcție de starea fiziologică a corpului. Folosind un senzor de fotopletismografie (PPG), echipa a detectat stările de stres asociate durerii și, pe baza acestora, a implementat o funcție de terapie în buclă închisă care declanșează automat stimularea electrică.
Cercetătorii au evaluat performanța platformei atât în experimente pe animale, cât și într-un studiu de mică amploare pe oameni. În experimentele pe animale, curentul a fost livrat mai eficient decât cu electrozii convenționali pe bază de gel, iar efectele analgezice au fost, de asemenea, confirmate. Într-un studiu de mică amploare, care a implicat adulți sănătoși, au fost observate modificări ale pragurilor de durere senzorială a pielii după stimularea electrică pentru a evalua potențialul de aplicare la oameni.
Totuși, efectele analgezice directe în acest studiu au fost confirmate doar prin experimente pe animale. Echipa de cercetare a subliniat că sunt necesare studii clinice suplimentare pentru a confirma eficacitatea terapeutică și siguranța utilizării pe termen lung la pacienții cu dureri cronice. Profesorul Jae-Woong Jeong de la Școala de Inginerie Electrică a KAIST a afirmat: „Prin combinarea unei interfețe stabile cu pielea cu gestionarea de la distanță bazată pe IoT, am extins potențialul electroceuticalelor purtabile în viața de zi cu zi. Sperăm că, după validarea clinică viitoare, această abordare poate evolua într-o platformă de sănătate digitală personalizată care permite gestionarea durerii adaptată la condiția fiecărui pacient.”
„Sperăm că această cercetare va fi integrată cu viitoarele tehnologii de acupunctură purtabile pentru a contribui la dezvoltarea unei noi abordări non-farmacologice de gestionare a durerii care stimulează punctele de acupuntură prin stimulare electrică.”
Studiul, co-semnat de Heesoo Kim, student doctorand la KAIST, și Dr. Se Kyun Bang de la KIOM, a fost publicat în revista internațională Nature Communications pe 28 august.
