Caltech profesor de ingeniería médica Gao Wei y sus colegas están imaginando un vendaje inteligente de la futura—, un «laboratorio en la piel» que no solo podría ayudar a los pacientes y cuidadores a controlar el estado de las heridas crónicas, sino también a administrar el tratamiento y acelerar el proceso de curación de esos cortes, incisiones, rasguños y quemaduras que tardan en sanar por sí solos.
En 2023, el equipo de Gao despejó el primer obstáculo para lograr ese objetivo al mostrando que un vendaje inteligente que desarrollaron podría proporcionar datos en tiempo real sobre heridas crónicas en modelos animales, al tiempo que acelera el proceso de curación a través de la aplicación oportuna de medicamentos o campos eléctricos para estimular el crecimiento de tejidos.
Ahora Gao y sus colegas de Caltech y la Escuela de Medicina Keck de la USC han despejado otro obstáculo al demostrar que una versión mejorada de su vendaje, que llaman iCares, fue capaz de muestrear continuamente líquido, que el cuerpo envía a los sitios de heridas como parte de la respuesta inflamatoria, en 20 pacientes humanos con heridas crónicas. Estas heridas no pudieron sanar debido a la diabetes o la mala circulación sanguínea; los investigadores también estudiaron pacientes adicionales antes y después de la cirugía.
El vendaje inteligente, equipado con tres componentes microfluídicos diferentes, módulos en miniatura que canalizan y controlan el flujo de líquidos, elimina el exceso de humedad de las heridas al tiempo que proporciona datos en tiempo real sobre los biomarcadores presentes.
«Nuestros innovadores microfluídicos eliminan la humedad de la herida, lo que ayuda a la curación. También se aseguran de que las muestras analizadas por el vendaje sean frescas, no una mezcla de líquido viejo y nuevo. Para obtener mediciones precisas, necesitamos muestrear solo el líquido más nuevo en el sitio de una herida», dice Gao, quien también es Investigador del Instituto de Investigación Médica Heritage. «De esta manera, iCares puede observar en tiempo real biomarcadores importantes de inflamación e infección.»
De hecho, en un nuevo artículo en la revista Ciencia Medicina TraslacionalGao y sus colegas muestran que el vendaje inteligente puede detectar moléculas como el óxido nítrico, un indicador de inflamación; y el peróxido de hidrógeno, un biomarcador de infección; potencialmente uno o tres días antes de que los pacientes experimenten síntomas.
En un avance adicional, el equipo ha desarrollado un algoritmo de aprendizaje automático que puede clasificar con éxito las heridas de los pacientes y predecir el tiempo de curación con un nivel de precisión comparable al de un médico experto.
El vendaje está compuesto por una tira de polímero flexible y biocompatible que se puede imprimir en 3D a bajo costo. Integra una matriz de sensores de biomarcadores de nanoingeniería, que es desechable para aplicaciones de higiene y de un solo uso. El sistema también incluye una placa de circuito impreso reutilizable que maneja el procesamiento de señales y la transmisión inalámbrica de datos a una interfaz de usuario, como un teléfono inteligente. La tríada de módulos microfluídicos dentro de iCares incluye una membrana que succiona el fluido de la herida de la superficie de la herida, un componente bioinspirado que transporta el fluido a través del dispositivo a una matriz de sensores donde se analiza, y un módulo micropilar que transporta el fluido muestreado hacia el exterior del vendaje.
Los autores co-líderes del artículo, «Un dispositivo portátil microfluídico para el manejo y análisis de exudados de heridas en heridas crónicas humanas», son los estudiantes graduados de Caltech Canran Wang y Kexin Fan. David G. Armstrong, Profesor Distinguido de Cirugía y Cirugía Neurológica en la Escuela de Medicina Keck de la USC, es coautor del estudio. Autores adicionales de Caltech incluyen a José A. Lasalde-Ramirez, Wenzheng Heng, Jihong Min (PhD ’24), Samuel A. Solomon, Jiahong Li, Hong Han, Gwangmook Kim, Soyoung Shin y Alex Seder; los ex estudiantes graduados Minqiang Wang y Ehsan Shirzaei Sani, que ahora se encuentra en la Universidad de Florida Central, son autores que contribuyeron mientras estaban en Caltech. Los autores de la Escuela de Medicina Keck de la USC son Chia-Ding Shih (también del Hospital Casa Colina y Centros de Salud en PomonaCalifornia) y David Armstrong. El trabajo fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias, la Sociedad Americana del Cáncer, la Oficina de Investigación del Ejército, la Actividad de Adquisición de Investigación Médica del Ejército de los Estados Unidos y el Instituto de Investigación Médica Heritage. Caltech’s Instituto de Nanociencia Kavli proporcionó apoyo crítico e infraestructura para este trabajo. Caltech News. Traducido al español
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