Des chercheurs de l’Université Northwestern ont mis au point un petit pansement flexible et extensible, le premier du genre, qui accélère la guérison en délivrant l’électrothérapie directement sur le site de la plaie.
Dans une étude animale, le nouveau bandage a guéri les ulcères diabétiques 30% plus rapidement que chez les souris sans bandage.
Le bandage surveille également activement le processus de guérison, puis se dissout sans danger -; électrodes et tous – ; dans le corps après qu’il n’est plus nécessaire. Le nouveau dispositif pourrait constituer un outil puissant pour les patients atteints de diabète, dont les ulcères peuvent entraîner diverses complications, notamment l’amputation de membres ou même la mort.
La recherche sera publiée en ligne dans le numéro du 22 février de la revue Avancées scientifiques. Il s’agit du premier pansement biorésorbable capable de délivrer une électrothérapie et du premier exemple d’un système régénératif intelligent.
« Lorsqu’une personne développe une plaie, l’objectif est toujours de refermer cette plaie le plus rapidement possible », a déclaré Guillermo A. Ameer de Northwestern, qui a codirigé l’étude. « Sinon, une plaie ouverte est susceptible de s’infecter. Et, pour les personnes atteintes de diabète, les infections sont encore plus difficiles à traiter et plus dangereuses. Pour ces patients, il existe un besoin majeur non satisfait de solutions rentables qui fonctionnent vraiment pour eux. Notre Le nouveau pansement est économique, facile à appliquer, adaptable, confortable et efficace pour refermer les plaies afin de prévenir les infections et d’autres complications. »
« Bien qu’il s’agisse d’un appareil électronique, les composants actifs qui s’interfacent avec le lit de la plaie sont entièrement résorbables », a déclaré John A. Rogers de Northwestern, qui a codirigé l’étude. « En tant que tels, les matériaux disparaissent naturellement une fois le processus de guérison terminé, évitant ainsi tout dommage aux tissus qui pourrait autrement être causé par une extraction physique. »
Expert en ingénierie régénérative, Ameer est titulaire de la chaire Daniel Hale Williams de génie biomédical à la McCormick School of Engineering de Northwestern et professeur de chirurgie à la Northwestern University Feinberg School of Medicine. Il dirige également le Center for Advanced Regenerative Engineering (CARE) et le programme prédoctoral de formation en ingénierie régénérative, financé par les National Institutes of Health. Rogers est titulaire de la chaire Louis Simpson et Kimberly Querrey de science et génie des matériaux, de génie biomédical et de chirurgie neurologique à McCormick et Feinberg. Il dirige également le Querrey Simpson Institute for Bioelectronics.
Puissance de l’électricité
Près de 30 millions de personnes aux États-Unis souffrent de diabète, et environ 15 à 25 % de cette population développe un ulcère du pied diabétique à un moment donné de leur vie. Étant donné que le diabète peut causer des lésions nerveuses entraînant un engourdissement, les personnes atteintes de diabète peuvent avoir une simple cloque ou une petite égratignure qui passe inaperçue et n’est pas traitée. Comme des niveaux élevés de glucose épaississent également les parois capillaires, la circulation sanguine ralentit, ce qui rend plus difficile la cicatrisation de ces plaies. C’est une tempête parfaite pour qu’une petite blessure se transforme en une blessure dangereuse.
Les chercheurs étaient curieux de voir si la thérapie par stimulation électrique pouvait aider à refermer ces plaies tenaces. Selon Ameer, les blessures peuvent perturber les signaux électriques normaux du corps. En appliquant une stimulation électrique, il restaure les signaux normaux du corps, attirant de nouvelles cellules pour migrer vers le lit de la plaie.
Notre corps dépend des signaux électriques pour fonctionner. Nous avons essayé de restaurer ou de promouvoir un environnement électrique plus normal à travers la plaie. Nous avons observé que les cellules migraient rapidement dans la plaie et régénéraient le tissu cutané dans la région. Le nouveau tissu cutané comprenait de nouveaux vaisseaux sanguins et l’inflammation a été maîtrisée. »
Guillermo A. Ameer, professeur Daniel Hale Williams de génie biomédical à la McCormick School of Engineering de Northwestern et professeur de chirurgie à la Northwestern University Feinberg School of Medicine
Historiquement, les cliniciens ont utilisé l’électrothérapie pour la guérison. Mais la plupart de ces équipements comprennent des appareils câblés encombrants qui ne peuvent être utilisés que sous surveillance en milieu hospitalier. Pour concevoir un produit plus confortable pouvant être porté 24 heures sur 24 à la maison, Ameer s’est associé à Rogers, un pionnier de la bioélectronique qui a introduit le concept de médecine électronique biorésorbable en 2018.
Télécommande
Les deux chercheurs et leurs équipes ont finalement mis au point un petit pansement flexible qui s’enroule doucement autour du site de la blessure. Un côté du système de régénération intelligent contient deux électrodes : une minuscule électrode en forme de fleur qui se trouve juste au-dessus du lit de la plaie et une électrode en forme d’anneau qui repose sur des tissus sains pour entourer toute la plaie. L’autre côté de l’appareil contient une bobine de récupération d’énergie pour alimenter le système et un système de communication en champ proche (NFC) pour transporter sans fil les données en temps réel.
L’équipe a également inclus des capteurs qui peuvent évaluer dans quelle mesure la plaie guérit. En mesurant la résistance du courant électrique à travers la plaie, les médecins peuvent surveiller les progrès. Une diminution progressive de la mesure du courant est directement liée au processus de guérison. Donc, si le courant reste élevé, les médecins savent que quelque chose ne va pas.
En intégrant ces fonctionnalités, l’appareil peut être utilisé à distance sans fil. De loin, un médecin peut décider quand appliquer la stimulation électrique et suivre la progression de la cicatrisation de la plaie.
« Lorsqu’une plaie essaie de guérir, elle produit un environnement humide », a déclaré Ameer. « Ensuite, au fur et à mesure qu’il guérit, il devrait se dessécher. L’humidité modifie le courant, nous sommes donc en mesure de détecter cela en suivant la résistance électrique dans la plaie. Ensuite, nous pouvons collecter ces informations et les transmettre sans fil. Avec la gestion des soins des plaies, nous idéalement, la plaie devrait se refermer dans un délai d’un mois. Si cela prend plus de temps, ce délai peut susciter des inquiétudes.
Dans une étude sur un petit modèle animal, les chercheurs ont appliqué une stimulation électrique pendant seulement 30 minutes par jour. Même ce court laps de temps a accéléré la fermeture de 30 %.
Acte de disparition
Lorsque la plaie est cicatrisée, l’électrode en forme de fleur se dissout simplement dans le corps, évitant ainsi la nécessité de la récupérer. L’équipe a fabriqué les électrodes à partir d’un métal appelé molybdène, largement utilisé dans les applications électroniques et semi-conductrices. Ils ont découvert que lorsque le molybdène est suffisamment fluide, il peut se biodégrader. De plus, il n’interfère pas avec le processus de guérison.
« Nous sommes les premiers à montrer que le molybdène peut être utilisé comme électrode biodégradable pour la cicatrisation des plaies », a déclaré Ameer. « Après environ six mois, la plus grande partie avait disparu. Et nous avons constaté qu’il y avait très peu d’accumulation dans les organes. Rien d’extraordinaire. Mais la quantité de métal que nous utilisons pour fabriquer ces électrodes est si minime que nous ne nous y attendons pas. causer des problèmes majeurs. »
Ensuite, l’équipe prévoit de tester leur bandage pour les ulcères diabétiques dans un modèle animal plus grand. Ensuite, ils visent à le tester sur des humains. Parce que le pansement exploite le pouvoir de guérison du corps sans libérer de médicaments ou de produits biologiques, il fait face à moins d’obstacles réglementaires. Cela signifie que les patients pourraient potentiellement le voir sur le marché beaucoup plus tôt.
L’étude, « Système biorésorbable sans fil pour l’électrothérapie et la détection d’impédance sur les sites de plaies », a été partiellement soutenue par l’Institut national du diabète et des maladies digestives et rénales et CARE. Joseph Song, candidat au doctorat en génie biomédical du Nord-Ouest, est le co-premier auteur.
