פרופסור קלטק להנדסה רפואית וויי גאו ועמיתיו רואים תחבושת חכמה של העתיד-"מעבדה על עור", שלא רק יכולה לעזור לחולים ולמטפלים לפקח על מצבם של פצעים כרוניים, אלא גם לספק טיפול ולהאיץ את תהליך הריפוי לאותם חתכים, חתכים, גרוטאות ושריפות איטיות לריפוי משלהם.
בשנת 2023, הצוות של GAO פינה את המכשול הראשון לקראת השגת מטרה זו על ידי מראה כי תחבושת חכמה שפיתחו יכולה לספק נתונים בזמן אמת על פצעים כרוניים במודלים של בעלי חיים, ובמקביל להאיץ את תהליך הריפוי באמצעות יישום בזמן של תרופות או שדות חשמליים כדי לעודד את צמיחת הרקמות.
כעת גאו ועמיתיו מקלטק ובית הספר לרפואה של קק של USC פינו מכשול נוסף בכך שהדגימו כי גרסה משופרת של התחבושת שלהם, אותה הם מכנים iCares, הצליחה לדגום נוזלים ללא הרף, שהגוף שולח לאתרי פצעים כחלק מהתגובה הדלקתית, אצל 20 חולים אנושיים עם פצעים כרוניים. פצעים אלה לא הצליחו להחלים לא בגלל סוכרת או זרימת דם לקויה; החוקרים חקרו גם חולים נוספים לפני ואחרי הניתוח.
התחבושת החכמה, מצוידת בשלושה מודולים שונים של רכיבים מיקרו-פלואידים-מינאטוריים, המנותבים ושולטים אחרת על זרימת הנוזלים-נלהבים עודפים לחות מפצעים תוך מתן נתונים בזמן אמת על סמנים ביולוגיים.
"המיקרו -פלואידים החדשניים שלנו מוציאים לחות מהפצע, המסייע בריפוי. הם גם מוודאים כי דגימות שניתחו על ידי התחבושת הן טריות, ולא תערובת של נוזלים ישנים וחדשים. כדי לקבל מדידות מדויקות, אנו צריכים לדגום רק את הנוזל החדש ביותר באתר פצעים", אומר גאו, שהוא גם מכון מחקרי רפואי. "באופן זה, ICAREs יכולים לצפות בזמן אמת לסמנים ביולוגיים חשובים של דלקת וזיהום."
אכן, במאמר חדש בכתב העת מדע רפואה תרגומיתGAO ועמיתיו מראים כי התחבושת החכמה יכולה לאתר מולקולות כמו תחמוצת החנקן, אינדיקטור לדלקת; וחמצן מי חמצן, סמן ביולוגי של זיהום; פוטנציאל יחיד עד שלושה ימים לפני שהמטופלים חווים תסמינים.
בהתקדמות נוספת, הצוות פיתח אלגוריתם למידה במכונה שיכול לסווג בהצלחה את פצעי החולים ולחזות את זמן הריפוי ברמת דיוק הדומה לזו של קלינאי מומחה.
התחבושת מורכבת מרצועת פולימרים גמישה ותואמת ביולוגית שניתן להדפיס תלת מימד בעלות נמוכה. זה משלב מערך חיישני ביו-סמן ביולוגי ננו-מנדנדים, וזה חד פעמי ליגיינה ושימוש חד-פעמי. המערכת כוללת גם לוח מעגלים מודפס לשימוש חוזר המטפל בעיבוד אותות והעברת נתונים אלחוטית לממשק משתמש, כגון סמארטפון. שלישיית המודולים המיקרו -פלואידים בתוך ICARES כוללת קרום המוצץ נוזל פצע מעל פני הפצע, רכיב ביו -השראה המניע את הנוזל על פני המכשיר על מערך חיישנים בו הוא מנותח, ומודול מיקרופילר הנושא את הנוזל הנדגם משם מחוץ לחלק.
מחברי העיתון המשותפים של העיתון, "מכשיר לביש מיקרו-פלואידי לניהול וניתוח של פצעים בפצעים כרוניים אנושיים", הם הסטודנטים לתארים מתקדמים של Caltech, קנראן וואנג ומאוורר קקסין. מחברים נוספים מקלטק כוללים את חוזה א. לסאלד-רמירז, וונצ'נג הנג, ג'יהונג מין (PhD '24), סמואל א. סולומון, ג'יהונג לי, הונג האן, גוואנגמוק קים, סויונג שין ואלכס סדר; סטודנטים לתארים מתקדמים לשעבר מינקיאנג וואנג ואסן שירזיי סאני, שנמצאים כיום באוניברסיטת מרכז פלורידה, הם מחברים שתרמו בזמן קלטק. מחברים מבית הספר לרפואה של קק של USC הם צ'יה-דינג שינה (גם מבית החולים קאסה קולינה ומרכזים לבריאות בפומונה, קליפורניה) ודייויד ארמסטרונג. העבודה נתמכה על ידי מענקים של המוסדות הלאומיים לבריאות, הקרן הלאומית למדע, האגודה האמריקאית לסרטן, משרד המחקר של הצבא, פעילות רכישת המחקר הרפואי של ארה"ב ועל ידי המכון למחקר רפואי מורשת. מכון Kavli Nanoscience של קלטק סיפק תמיכה ותשתיות קריטיות לעבודה זו.
