スマート包帯のより大きなバージョンは、手袋をはめた手の甲にあります。 クレジット: カリフォルニア工科大学
一般に、切り傷、擦り傷、火傷、およびその他の種類の傷は、身体の自然治癒過程で効果的に処理できます。 ただし、糖尿病患者の場合、これが常に当てはまるとは限りません。 この状態は治癒過程を損ない、感染しやすく、時間の経過とともに悪化する可能性のある持続的な傷をもたらす可能性があります.
慢性的な傷は、影響を受けた人々に重大な肉体的および精神的苦痛を引き起こすだけでなく、医療制度に大きな経済的負担を課します。 米国だけでも、これらの傷の治療費は年間推定 250 億ドルに上ります。
カリフォルニア工科大学で開発された新しい種類のスマート包帯は、これらの傷の治療をより簡単に、より効果的に、より安価にするかもしれません. これらのスマートな包帯は、医療工学の助教授であり、Heritage Medical Research Institute Investigator であり、Ronald and JoAnne Willens Scholar である Wei Gao の研究室で開発されました。
「慢性創傷にはさまざまな種類があり、特に糖尿病性潰瘍や火傷は長期間続き、患者に大きな問題を引き起こします」と Gao 氏は言います。 「復旧を容易にする技術が求められています。」
Wei Gao のスマート包帯は柔軟性があり、伸びたり動いたりしても肌に密着します。 クレジット: カリフォルニア工科大学
吸収性材料の層のみで構成される典型的な包帯とは異なり、スマート包帯は、電子機器と薬剤が埋め込まれた柔軟で伸縮性のあるポリマーで作られています。 電子機器により、センサーは尿酸などの分子を監視できます[{” attribute=””>acid or lactate and conditions like pH level or temperature in the wound that may be indicative of inflammation or bacterial infection.
The bandage can respond in one of three ways: First, it can transmit the gathered data from the wound wirelessly to a nearby computer, tablet, or smartphone for review by the patient or a medical professional. Second, it can deliver an antibiotic or other medication stored within the bandage directly to the wound site to treat the inflammation and infection. Third, it can apply a low-level electrical field to the wound to stimulate tissue growth resulting in faster healing.
In animal models under laboratory conditions, the smart bandages showed the ability to provide real-time updates about wound conditions and the animals’ metabolic states to researchers, as well as offer speed healing of chronic infected wounds similar to those found in humans.
A smart bandage rests on a gloved finger. Credit: Caltech
Gao says the results are promising and adds that future research in collaboration with the Keck School of Medicine of USC will focus on improving the bandage technology and testing it on human patients, whose therapeutic needs may be different than those of lab animals.
“We have shown this proof of concept in small animal models, but down the road, we would like to increase the stability of the device but also to test it on larger chronic wounds because the wound parameters and microenvironment may vary from site to site,” he says.
Reference: “A stretchable wireless wearable bioelectronic system for multiplexed monitoring and combination treatment of infected chronic wounds” by Ehsan Shirzaei Sani, Changhao Xu, Canran Wang, Yu Song, Jihong Min, Jiaobing Tu, Samuel A. Solomon, Jiahong Li, Jaminelli L. Banks, David G. Armstrong and Wei Gao, 24 March 2023, Science Advances.
DOI: 10.1126/sciadv.adf7388
The study was funded by the National Institutes of Health, the National Science Foundation, the Office of Naval Research, the Heritage Medical Research Institute, the Donna and Benjamin M. Rosen Bioengineering Center at Caltech, the Rothenberg Innovation Initiative at Caltech, and a Sloan Research Fellowship.