I ricercatori della Northwestern University hanno sviluppato un bendaggio piccolo, flessibile ed elastico, primo nel suo genere, che accelera la guarigione somministrando l’elettroterapia direttamente sul sito della ferita. In uno studio in cui si è sperimentato il prodotto sui topi, il nuovo bendaggio ha guarito le ulcere diabetiche il 30% più velocemente rispetto agli animali sprovvisti. Inoltre, il bendaggio monitora attivamente il processo di guarigione e si dissolve in modo innocuo (elettrodi compresi) nell’organismo quando non è più necessario. Il nuovo dispositivo potrebbe rappresentare un potente strumento per i pazienti affetti da diabete, le cui ulcere possono portare a varie complicazioni, tra cui l’amputazione degli arti o addirittura la morte. La ricerca è pubblicata online sulla rivista Science Advances. Si tratta del primo bendaggio bioriassorbibile in grado di fornire elettroterapia e del primo esempio di sistema rigenerativo intelligente.
“Quando una persona sviluppa una ferita, l’obiettivo è sempre quello di chiuderla il più rapidamente possibile”, ha dichiarato Guillermo A. Ameer della Northwestern, coautore dello studio. “Altrimenti, una ferita aperta è soggetta a infezioni. E per le persone con diabete le infezioni sono ancora più difficili da trattare e più pericolose. Per questi pazienti c’è una grande necessità insoddisfatta di soluzioni efficaci dal punto di vista dei costi che funzionino davvero per loro. Il nostro nuovo bendaggio è economico, facile da applicare, adattabile, confortevole ed efficace nel chiudere le ferite per prevenire infezioni e ulteriori complicazioni. Sebbene si tratti di un dispositivo elettronico, i componenti attivi che si interfacciano con il letto della ferita sono interamente riassorbibili”, ha dichiarato John A. Rogers della Northwestern, coautore dello studio. “In quanto tali, i materiali scompaiono naturalmente al termine del processo di guarigione, evitando così qualsiasi danno al tessuto che potrebbe altrimenti essere causato dall’estrazione fisica del dispositivo”.
Il potere dell’elettricità
Quasi 30 milioni di persone negli Stati Uniti soffrono di diabete e circa il 15-25% di questa popolazione sviluppa ulcere a un certo punto della propria vita. Poiché il diabete può causare danni ai nervi che portano all’intorpidimento, le persone affette da questa patologia possono trovarsi di fronte a una semplice vescica che passa inosservata e non viene trattata. Poiché i livelli elevati di glucosio ispessiscono anche le pareti dei capillari, la circolazione sanguigna rallenta, rendendo più difficile la guarigione delle lesioni. Secondo Ameer, le lesioni possono interrompere i normali segnali elettrici del corpo. Applicando la stimolazione elettrica, si ripristinano i normali segnali del corpo, attirando nuove cellule a migrare nel letto della ferita. “Il nostro corpo si basa sui segnali elettrici per funzionare”, ha detto Ameer. “Abbiamo cercato di ripristinare o promuovere un ambiente elettrico più normale attraverso la ferita. Abbiamo osservato che le cellule migravano rapidamente nella ferita e rigeneravano il tessuto cutaneo nell’area”. Storicamente, i medici hanno utilizzato spesso l’elettroterapia per la guarigione. Ma la maggior parte di queste apparecchiature comprende apparecchi cablati e ingombranti che possono essere usati solo sotto supervisione in un ambiente ospedaliero. Per progettare un prodotto più confortevole che potesse essere indossato 24 ore su 24 a casa, Ameer ha collaborato con Rogers, un pioniere della bioelettronica che per primo ha introdotto il concetto di medicina elettronica bioriassorbibile nel 2018.
Controllo a distanza
I due ricercatori e i loro team hanno sviluppato un piccolo bendaggio flessibile che avvolge morbidamente il sito della lesione. Un lato del sistema rigenerativo intelligente contiene due elettrodi: un piccolo elettrodo a forma di fiore, che si trova proprio sopra la superficie della ferita e un elettrodo a forma di anello che si trova sul tessuto sano. L’altro lato del dispositivo contiene una bobina che raccoglie l’energia per alimentare il sistema e un sistema di comunicazione in campo vicino (NFC) per trasportare i dati in modalità wireless in tempo reale. Il team ha incluso anche dei sensori in grado di valutare il grado di guarigione. Misurando la resistenza della corrente elettrica attraverso la ferita, i medici possono monitorare i progressi. Una diminuzione graduale della misurazione della corrente è direttamente correlata al processo di guarigione. Quindi, se la corrente rimane alta, i medici sanno che qualcosa non va. Grazie a queste funzionalità, il dispositivo può essere utilizzato a distanza e senza fili. “Quando una ferita cerca di guarire, produce un ambiente umido”, ha detto Ameer. “Poi, man mano che guarisce, dovrebbe asciugarsi. L’umidità altera la corrente, quindi siamo in grado di rilevarla tracciando la resistenza elettrica nella ferita. Poi possiamo raccogliere queste informazioni e trasmetterle in modalità wireless. Nella gestione delle ferite, l’ideale è che la ferita si chiuda entro un mese. Se ci vuole più tempo, questo ritardo può destare preoccupazioni”. In un piccolo studio su modello animale, i ricercatori hanno applicato la stimolazione elettrica per soli 30 minuti al giorno. Anche questo breve periodo di tempo ha accelerato la chiusura del 30%.
La scomparsa del bendaggio
Quando la ferita è guarita, l’elettrodo a forma di fiore si dissolve semplicemente nel corpo, evitando di doverlo recuperare. Il team ha realizzato gli elettrodi con un metallo chiamato molibdeno, ampiamente utilizzato nelle applicazioni elettroniche e dei semiconduttori. Hanno scoperto che quando il molibdeno è abbastanza sottile, può biodegradarsi. Inoltre, non interferisce con il processo di guarigione. “Siamo i primi a dimostrare che il molibdeno può essere usato come elettrodo biodegradabile per la guarigione delle ferite”, ha detto Ameer. “Dopo circa sei mesi, la maggior parte era sparita. E abbiamo riscontrato un accumulo minimo negli organi. Niente di eccezionale. Ma la quantità di metallo che usiamo per fare questi elettrodi è così minima che non ci aspettiamo che causi problemi importanti”. In seguito, il team intende testare il bendaggio per le ulcere diabetiche in un modello animale più grande. Poi, si propone di testarlo sull’uomo. Poiché il bendaggio sfrutta la capacità di guarigione dell’organismo senza rilasciare farmaci o sostanze biologiche, deve affrontare meno ostacoli normativi. Ciò significa che i pazienti potrebbero vederla sul mercato molto prima.
