Una cerniera per ferite estensibile multiassiale (MSWZ) è efficace nella chiusura rapida di ferite complesse, migliorando la guarigione.

La pelle è la nostra barriera protettiva contro il mondo esterno ed è altamente suscettibile ai danni. Per prevenire le infezioni, ripristinare le cellule protettive della pelle e ridurre le cicatrici, è essenziale chiudere una ferita in modo rapido ed efficace. Un nuovo studio, pubblicato su Advanced Science , dimostra che una cerniera per ferite estensibile multiassiale (MSWZ) è efficace nella chiusura rapida di ferite complesse, migliorando la guarigione. La MSWZ utilizza una forza programmabile che può essere personalizzata tramite un’applicazione mobile, migliorando il comfort e l’aderenza del paziente al trattamento.

Gli approcci convenzionali attualmente in uso, come le suture, non si adattano a ferite dalla forma complessa e richiedono l’intervento di personale sanitario qualificato per la loro applicazione. Le nuove alternative, come le medicazioni contrattili termosensibili, sono promettenti, ma possono risultare imprevedibili, influenzate da fattori ambientali e insufficienti nella loro capacità di chiudere una ferita.

I sistemi bioelettronici flessibili consentono un controllo preciso della contrazione meccanica, sebbene non siano ancora stati utilizzati nella guarigione delle ferite.

Come funziona il dispositivo

Per utilizzare sistemi bioelettronici flessibili nella guarigione delle ferite, i ricercatori hanno progettato l’MSWZ. L’MSWZ è costituito da un metamateriale meccanico con struttura reticolare che si contrae e reagisce come la pelle umana, da uno strato conduttivo affidabile e da un materiale di incapsulamento traspirante e flessibile.

Biocompatibile e confortevole, MSWZ si estende in sei direzioni per adattarsi a morfologie di ferite complesse, è indossabile anche su zone della pelle soggette a forti sollecitazioni e può essere controllato tramite un’app.

Risultati nella guarigione delle ferite

Nei ratti, la MSWZ pre-stirata ha superato la sutura chirurgica nella riparazione di ferite lineari. Per le ferite circolari , la MSWZ pre-stirata ha ripristinato la barriera epiteliale, ridotto la larghezza della ferita e migliorato la ricostruzione della matrice di collagene. La MSWZ si è dimostrata efficace nella guarigione di ferite fusiformi e ovali, le più comuni in ambito clinico.

Utilizzando l’immunoistochimica, i ricercatori hanno dimostrato che la MSWZ pre-stirata favorisce il flusso sanguigno per fornire energia e nutrienti per la guarigione delle ferite e supporta il rimodellamento della matrice per ridurre la formazione di cicatrici.

Questi risultati suggeriscono che MSWZ consente una guarigione delle ferite rapida ed efficace a livello molecolare. MSWZ è facile da usare, personalizzabile e programmabile, adattandosi a tipologie di ferite complesse e al livello di comfort del paziente.

I ricercatori evidenziano i principali vantaggi

“I metodi tradizionali di chiusura delle ferite, come le suture o le graffette cutanee, non solo si contraggono in un’unica direzione, rendendoli inadatti a ferite di forma complessa, ma non consentono nemmeno di quantificare la forza di chiusura applicata”, ha affermato l’autore senior Yiming Zhang, Ph.D., dell’ospedale Xinqiao presso l’Università Medica dell’Esercito di Chongqing, in Cina.

“La nostra innovativa ‘ cerniera estensibile multiassiale ‘ risolve questi problemi. Realizzata con metamateriali in lega a memoria di forma, può allungarsi liberamente in sei direzioni per adattarsi a qualsiasi ferita complessa e consente una contrazione meccanica precisa e programmabile tramite smartphone. Riteniamo che questa tecnologia offra una soluzione innovativa per la cura delle ferite del futuro, alleviando in definitiva la sofferenza del paziente e accelerando significativamente il processo di guarigione.”

ASTRATTO

Una chiusura meccanica efficace e controllata delle ferite è essenziale per prevenire le infezioni, promuovere la riepitelizzazione e ridurre al minimo le cicatrici. Tuttavia, le tecnologie di chiusura delle ferite esistenti sono limitate a chiusure uniassiali e mancano di programmabilità, il che ne ostacola l’adattabilità a ferite con morfologie complesse e limita le esigenze di trattamento personalizzato. In questo studio, proponiamo una cerniera per ferite multiassiale estensibile, realizzata con metamateriali meccanici azionati elettrotermicamente. Il dispositivo presenta una struttura gerarchica di leghe a memoria di forma, che consente sei assi di allungamento e una contrazione programmabile tramite smartphone. Fornisce una forza di contrazione regolabile che va da 0 a 0,494 MPa, adattabile a diverse geometrie di ferite, con un tempo di risposta rapido di circa 1,73 s. Nel modello murino, il dispositivo ha ottenuto una chiusura quasi istantanea di ferite lineari e ha migliorato il tasso di guarigione delle ferite circolari del 35,91% rispetto al gruppo di controllo. Dal punto di vista meccanicistico, la contrazione meccanica programmabile ha promosso la rigenerazione vascolare, la riepitelizzazione e il rimodellamento della matrice di collagene, accelerando in definitiva la guarigione personalizzata delle ferite. Il dispositivo ha permesso di ottenere una contrazione multiassiale rapida, robusta e programmabile, dimostrando un notevole potenziale per la gestione personalizzata delle ferite e per la traslazione clinica.

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