בסרט החג "הגרינץ'", מדווחים שאמני איפור בילו מספר שעות בכל יום לעטוף את פניו של ג'ים קארי בתותבות כדי ליצור את היצור האיקוני הזועף, בעל הפרווה הירוק. תותבות משוכללות כאלה, המתאפשרות לעתים קרובות על ידי חומרים כמו גומי סיליקון, אולי מצאו כעת יישום הנדסי ביו-רפואי בלתי צפוי אך מועיל, על פי מחקר חדש מאוניברסיטת טקסס A&M.
פורסם בכתב העת דוחות מדעיים, חוקרים יצרו העתקים מציאותיים דמויי עור העשויים מ-Ecoflex, סוג של גומי סיליקון שיכול לשמש פלטפורמה להערכת סיכונים של זיהומים חיידקיים מצנתרים תוך ורידיים ובדיקת חיישנים לבישים, בין יישומים ביו-רפואיים אחרים. המחקר מצא כי ניתן לעצב העתקי עור מבוססי EcoFlex כדי לחקות את מרקמי העור, הרטיבות וגמישות בפועל, המדמים את התנאים שבהם חיידקים גדלים ונצמדים.
אנו חושבים שהחומר טומן בחובו הבטחה עצומה לחקר זיהומים באתר ההחדרה עקב חיידקים המופיעים באופן טבעי על העור. המטרה שלנו הייתה ליצור חומר דמוי עור עם מרכיבים שניתן לרכוש מהמדף. Ecoflex הוא לא רק קל לשימוש, ניתן לרפא אותו במהירות במינימום שלבים נוספים, מה שהופך אותו לנוח מאוד."
Majed Othman Althumayri, סטודנט לתואר שני במחלקה להנדסה ביו-רפואית של טקסס A&M והמחבר הראשי של המאמר
יש בערך מיליון חיידקים לסנטימטר רבוע של עור אנושי. הנפוץ שבהם הוא סטפילוקוקוסבמיוחד המין Staphylococcus epidermidisהנחשב לתושב טיפוסי של מיקרוביום העור. זיהומים קורים לעתים קרובות כאשר יש חתך, שבר או פצע על העור, המאפשרים לחיידקים לחדור לזרם הדם. למעשה, זיהום שכיח יחסית בבתי חולים נובע מהחדרת צינורות או צנתרים בניתוח לוורידים. בכל שנה, כ-80,000 זיהומים בדם הקשורים לצנתרים מתרחשים ביחידות לטיפול נמרץ בלבד, מה שמדגיש את משמעותו הבריאותית בארצות הברית.
"איטנו במציאת פתרונות למניעת זיהומים מצנתרים תוך ורידיים", אמר אלתומאירי. "הסיבה יכולה להיות שחסרות לנו פלטפורמות טובות לבדיקת עיצובים חדשים של צנתר או טכנולוגיות ביו-חיישנים לבישים ולהכשיר את הצוות כך שניתן יהיה להפחית את מספר הזיהומים".
כדי להתמודד עם הפער הזה, החוקרים פנו ל-Ecoflex 00-35, גומי מתרפא ומהיר, המשמש ליישומים שונים, כולל תותבות לאפקטים מיוחדים. ראשית, הם יצרו תבניות של אתרי החדרה תוך ורידי נפוצים, כגון המרפקים, הידיים והאמות. לאחר מכן, על ידי יציקת אקופלקס לתבניות שהכילו עצמות מלאכותיות וצינורות הפועלים כוורידים, יצרו החוקרים העתקים דמויי עור.
לאחר מכן, החוקרים בדקו אם להעתקי העור של Ecoflex יש תכונות התואמות את זה של עור אמיתי. הם מדדו את יכולת ההרטבה של ההעתקים, הידבקות החיידקים והתכונות המכניות, כגון גמישות וגמישות. החוקרים גילו שדגמי ה-Ecoflex יכולים לשחזר את החספוס של העור האנושי בטווח שגיאה של 7.5%. יתרה מכך, הדמיה ברזולוציה גבוהה הראתה שחיידקים יכולים להיצמד לעתק העור ולצמוח עליו.
לאחר מכן, בניסוי מפתח, החוקרים דימו החדרת צנתר תוך ורידי לתוך העתק יד של Ecoflex שהם יצרו. יד מלאכותית זו עיצבה ביעילות שלבים של צמיחת חיידקים, והראתה הבטחה שניתן להשתמש בהעתקים אלה ליישום אמצעי בקרת זיהומים ולשיפור העיצוב של מכשירים רפואיים כמו צנתרים.
עם זאת, החוקרים ציינו כי הניסויים הנוכחיים שלהם אינם מדגמים לחלוטין את התנאים בעולם האמיתי.
"פיתוח דגמי עור מציאותיים שיכולים לחקות את העור האנושי הוא צעד ראשוני חשוב", אמרה ד"ר האטיס סיילן קוידמיר, מחברת המקבילה למחקר ופרופסור עוזר במחלקה להנדסה ביו-רפואית עם תוכנית מחקר השוכנת במרכז האוניברסיטאי של טקסס A&M. עבור טכנולוגיות ומערכות בריאות מרחוק. "אבל אנחנו חושבים ששילוב של אלמנטים נוספים, כמו נוזלי גוף ומצבים קליניים רלוונטיים אחרים, בניסויים עתידיים יחזק את הממצאים שלנו ויאשר עוד יותר את הפוטנציאל של Ecoflex ליישומים רפואיים."
תורמים נוספים למחקר כוללים את עזרא יפרק טרמן, סטודנטית לתואר שני במחלקה להנדסה ביו-רפואית.
מחקר זה מומן בחלקו על ידי המכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (אחד מהמכונים הלאומיים לבריאות), משרד ההגנה לחקר חיל הים והמרכז הלאומי לחקר הנדסה PATHS-UP במימון קרן המדע הלאומי. החוקרים קיבלו גם תמיכה נוספת מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית, מהמרכז לטכנולוגיות ומערכות בריאות מרחוק, מתחנת הניסויים ההנדסית של טקסס A&M, מתקן ננו-ייצור AggieFab ומתקן החומר הרך.
