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Combatir la infección con vendajes inteligentes

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Combatir la infección con vendajes inteligentes

El vendaje inteligente sostenido por unas pinzas. Crédito: Negar Rahmani
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Las barreras externas, como la piel, son la primera línea de defensa contra daños en las estructuras internas. En caso de lesión, hay un proceso complejo y coordinado que tiene lugar para reparar la herida, que comprende cuatro etapas: hemostasia, inflamación, proliferación y remodelación. Este proceso es vital para prevenir la colonización por patógenos.

Una herida abierta proporciona un ambiente húmedo, cálido y nutritivo para la colonización y proliferación de microorganismos. Una herida puede infectarse con microorganismos del ambiente, la flora natural de la piel circundante o fuentes endógenas. Si una herida se infecta, el
sistema inmunológico innato comenzará a cascada de eventos en un esfuerzo por eliminar la amenaza microbiana.

Las heridas pueden clasificarse como "agudas" o "crónicas", las primeras son causadas por daños externos a la piel intacta y las segundas como resultado de
condiciones predisponentes que comprometen la integridad de la piel. Las heridas agudas no suelen dar tiempo suficiente para que se produzca una gran cantidad de colonización, ya que la "brecha" normalmente se aborda rápidamente mediante el proceso de cuatro etapas antes mencionado. Sin embargo, las heridas crónicas no logran completar el proceso normalproceso de reparación, por lo tanto, los tejidos internos están expuestos durante un período más largo, lo que aumenta el riesgo y la extensión de la colonización.

Biomarcadores de infección


Las especies reactivas de oxígeno ROS son generadas y consumidas por células procariotas y eucariotas. Las concentraciones basales de ROS ayudan
en la lucha contra los microorganismos invasores y los "mensajeros" de ROS, como el peróxido de hidrógeno, estimulan las fases clave de la cicatrización de heridas. En las heridas no infectadas, el peróxido de hidrógeno está presente en concentraciones bajas; sin embargo, una concentración aumentada indica un entorno en el que la inflamación está desregulada y patógenos formadores de biopelículas puede crecer rápidamente. Los niveles elevados de peróxido de hidrógeno son, por lo tanto, un biomarcador de una posible infección.

Un equipo dirigido por profesor asistente
Daniel Roxbury de la Universidad de Rhode Island ha desarrollado un “vendaje inteligente”, combinando fibras de vendaje con nanosensores, diseñado para detectar infecciones de heridas midiendo los niveles de peróxido de hidrógeno.

Roxbury explica la tecnología subyacente del vendaje, “
Nanotubos de carbono funcionalizados que responden selectivamente al peróxido de hidrógeno e informan las concentraciones por medio de una señal de fluorescencia del infrarrojo cercano. Los nanotubos están encapsulados dentro de microfibras individuales que evitan la lixiviación de los nanosensores pero permiten que el peróxido se difunda en el interior ".

Los nanotubos de carbono de pared simple se han utilizado anteriormente para monitorear ROS, por ejemplo, en plantas como un biomarcador para la salud de las plantas, sin embargo, ha habido desafíos con la integración de estas tecnologías ya que la fluorescencia del infrarrojo cercano es muy sensible al entorno local.

Las ROS tienen vidas medias cortas y por lo tanto son difíciles de detectar y cuantificar en los pacientes. Sin embargo, esto es posible con el uso de biosensores electroquímicos, que aplican tecnologías diferentes a las utilizadas en el vendaje inteligente. La aplicación de estos sensores en diferentes órganosestá restringido debido al requisito de que un transductor de señal se conecte al sensor. Sobre este tema, Roxbury comenta: “Un beneficio de esta tecnología en comparación con otras técnicas es que no es necesario colocar componentes electrónicos costosos y sensibles en el vendaje real.la lectura es inalámbrica óptica y no requiere una fuente de alimentación conectada ".



Sistema de sonda: los nanosensores se colocan dentro de las fibras individuales de un tejido. Imagen cortesía de Daniel Roxbury

perspectivas de futuro


Hasta ahora, se ha probado la tecnología de vendaje inteligente in vitro, dentro de placas de Petri de células relevantes para la herida que crean peróxido en respuesta a una infección bacteriana. Una vez que estas pruebas se completen, el equipo planea avanzar a in vivo estudios en animales.

“El apósito no es específico para ningún tipo de infección, sino que puede usarse para diagnosticar y monitorear el desarrollo de heridas crónicas y úlceras por presión, así como heridas agudas. La esperanza es implementar la tecnología para uso rutinario enhospitales y hogares de ancianos para el seguimiento de heridas crónicas en pacientes con diabetes y ancianos, es decir, aquellos que son particularmente propensos a desarrollar tales afecciones fisiológicas ”, concluye Roxbury.

Daniel Roxbury estaba hablando con Kate Robinson, asistente editorial de Technology Networks

Conozca al autor
Kate Robinson
Asistente editorial
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