I sensori autoriparanti andranno a sostituire i classici punti di sutura chirurgica, che resistono ormai in sala operatoria e non solo da ormai 5000 anni.
Il professor Hossam Haick del dipartimento di ingegneria chimica Wolfson al Technion ha finalmente trasformato la fantascienza in realtà. Il suo laboratorio è riuscito a creare una medicazione intelligente senza suture grazie appunto ai sensori autoriparanti, che tiene insieme la ferita, scongiura l’infezione e riporta le condizioni della ferita direttamente ai computer dei medici.
Il risultato dello studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Advanced Materials.
Sensori autoriparanti: ecco come funzionano
Le attuali procedure chirurgiche comportano che il chirurgo incida col bisturi la parte interessata del corpo umano, facendo ciò che deve essere fatto e cucendo la ferita, una procedura invasiva che danneggia i tessuti sani circostanti. Alcune suture si degradano da sole, o dovrebbero degradarsi, mentre la ferita guarisce. Altri devono essere rimossi manualmente.
La medicazione viene quindi applicata sulla ferita e il personale medico monitora la ferita rimuovendo la medicazione per consentire l’osservazione di segni di infezione come gonfiore e arrossamento. Questa procedura è dolorosa per il paziente e disturba la guarigione, ma è inevitabile.
Lavorare con questi metodi significa anche che l’infezione viene spesso scoperta in ritardo, poiché ci vuole tempo prima che compaiano segni visibili e più tempo perché l’ispezione arrivi e li veda. Nei paesi sviluppati, con buone condizioni igienico-sanitarie disponibili, circa il 20% dei pazienti sviluppa infezioni post-operatorie, richiedendo un trattamento aggiuntivo e prolungando il tempo di recupero.La cifra e le conseguenze sono molto peggiori nei paesi in via di sviluppo.
La medicazione attraverso sensori intelligenti verrà applicata al sito dell’incisione pianificata. L’incisione verrà quindi eseguita attraverso di essa. Dopo l’intervento, le due estremità della ferita verranno unite, ed entro tre secondi la medicazione si legherà insieme, tenendo la ferita chiusa, in modo simile alle suture.
Da allora, la medicazione monitorerà continuamente la ferita, monitorerà il processo di guarigione, controllerà i segni di infezione come cambiamenti di temperatura, pH e livelli di glucosio e riferirà i dati agli smartphone o ad altri dispositivi del personale medico. La medicazione stessa rilascerà anche antibiotici sull’area della ferita, prevenendo l’infezione.
“Una notte stavo guardando un film sulla robotica futuristica con i miei figli”, ha detto il prof. Haick, “e ho pensato, e se potessimo davvero realizzare sensori autoriparanti?”
La maggior parte delle persone scarta le proprie idee ispirate al cinema a tarda notte. Non il prof. Haick, che, proprio il giorno successivo al suo momento Eureka, stava facendo ricerche e sviluppando progetti. La prima pubblicazione sui sensori autoriparanti è arrivata nel 2015. A quel tempo, il sensore aveva bisogno di quasi 24 ore per ripararsi.
Nel il 2020, i sensori guarivano in meno di un minuto, ma sebbene avesse molteplici applicazioni, non era ancora biocompatibile, cioè non utilizzabile a contatto con la pelle e il sangue. La creazione di un polimero che fosse sia biocompatibile che autorigenerante è stato il passo successivo, raggiunto dal dottor Ning Tang, ricercatore coinvolto nel progetto.
Il nuovo polimero è strutturato come una cerniera molecolare, composta da zolfo e azoto: il bisturi del chirurgo lo apre; poi premuti insieme, si chiude e si tiene saldamente. I nanotubi di carbonio integrati forniscono la conduttività elettrica e l’integrazione dell’array di sensori. Negli esperimenti, le ferite chiuse con la medicazione intelligente sono guarite più velocemente di quelle chiuse con punti di sutura e hanno mostrato tassi di infezione ridotti.
“È un nuovo approccio al trattamento delle ferite”, ha affermato il prof. Haick. “Introduciamo i progressi della quarta rivoluzione industriale, dispositivi interconnessi intelligenti, nel trattamento quotidiano dei pazienti”.
Il prof. Haick è il capo del Laboratorio per i dispositivi basati su nanomateriali (LNBD) e il preside degli studi universitari presso il Technion. Il Dr. Ning Tang è un ricercatore nel laboratorio del Prof. Haick e ha condotto questo studio come parte della sua borsa di studio. Ora è stato nominato professore associato presso la Shanghai Jiao Tong University.
Con la diffusione della medicazione intelligente attraverso i sensori autoriparanti i vantaggi proposti dalla nuova biotecnologia medica non interesserebbero solo il paziente ma anche tutto il sistema sanitario poiché le ferite oltre a guarire più velocemente non produrranno effetti collaterali ai quali serviranno nuovi interventi, nuovo impiego di personale e nuove terapie, prolungando tempi e costi delle strutture già oberate dal lavoro e spesso sotto organico.
