Un 'vendaje inteligente' inalámbrico podría proporcionar un fármaco

30 de mayo de 2023

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por la Universidad de Glasgow

Una nueva generación de "vendas inteligentes" inalámbricas y respetuosas con el medio ambiente podría ayudar a los pacientes con heridas que no cicatrizan a evitar infecciones, dicen los científicos.

El vendaje podría ayudar a mejorar la calidad de vida de las personas que viven con heridas crónicas que no cicatrizan, que en la actualidad requieren con frecuencia una limpieza y un tratamiento dolorosos. Las heridas que no cicatrizan pueden ser un efecto secundario de ciertos medicamentos o factores de salud como diabetes, cáncer o vasos sanguíneos dañados.

Un equipo de investigadores del Reino Unido y Francia desarrolló el primer vendaje de su tipo, que está incrustado con diodos emisores de luz (LED) para bañar las heridas con luz ultravioleta esterilizante, evitando el crecimiento de bacterias sin el uso de medicamentos como antibióticos

La luz ultravioleta ya se usa ampliamente para esterilizar objetos como equipos quirúrgicos y alimentos frescos. El tratamiento de infecciones bacterianas en heridas que no cicatrizan con luz ultravioleta en lugar de medicamentos podría ayudar a frenar el aumento de nuevas cepas peligrosas de bacterias resistentes a los antibióticos conocidas como "superbacterias".

En un nuevo artículo publicado en la revista IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems, los investigadores describen cómo construyeron el vendaje inteligente y demostraron su eficacia antibacteriana.

Construyeron una bobina inductiva delgada y flexible que podía integrarse en la tela del vendaje. La bobina utiliza una técnica llamada transferencia de energía inalámbrica de resonancia magnética para proporcionar energía a los LED UV sin necesidad de baterías.

En cambio, la bobina inductiva recibe su energía por el aire, transmitida desde una segunda bobina conectada a la red eléctrica. Los LED se pueden alimentar indefinidamente simplemente manteniendo las bobinas de transmisión y recepción cerca una de la otra hasta que se complete el tratamiento antimicrobiano.

En pruebas de laboratorio, los investigadores expusieron muestras de una cepa de bacterias gramnegativas llamada Pseudoalteromonas sp. D41 a la luz UV suministrada por el vendaje inteligente. Algunas formas de bacterias gramnegativas pueden causar una variedad de infecciones graves en humanos.

Las pruebas mostraron que el vendaje inteligente podía retardar y detener el crecimiento de Pseudoalteromonas sp. D41 en las superficies de los portaobjetos, erradicando eficazmente la bacteria en seis horas. Los investigadores sugieren que el sistema podría encontrar uso en entornos médicos para hacer lo mismo con las bacterias en las heridas crónicas que no cicatrizan de los pacientes.

El profesor Steve Beeby, presidente de RAEng en tecnologías emergentes en la Universidad de Southampton, es coautor del artículo. Dijo: "El uso de luz ultravioleta para matar virus y bacterias es bien conocido y este es el primer trabajo que integra LED que emiten UVC dentro de un vendaje y explora su eficacia. Este enfoque podría proporcionar un beneficio significativo para el tratamiento de heridas persistentes y es un gran avance sobre los típicos vendajes inteligentes que intentan controlar el estado de la herida".

El Dr. Mahmoud Wagih, de la Escuela de Ingeniería James Watt de la Universidad de Glasgow, es otro coautor del artículo. Desarrolló el sistema de suministro de energía inalámbrico del vendaje inteligente.

El Dr. Wagih dijo: "Las baterías tradicionales son voluminosas, inflexibles y deben cambiarse regularmente. Eso las hace difíciles de usar en vendajes, que deben ajustarse estrechamente a los contornos del cuerpo de los pacientes para brindar un tratamiento confiable durante varias horas. El El sistema que hemos desarrollado es flexible y se puede integrar perfectamente en la tela de un vendaje para alimentar los LED, que emiten luz UV-C en cualquier superficie".

"Creemos que los vendajes inteligentes serán clave para el cuidado de la salud en el futuro, pero debemos ser conscientes de su huella ambiental. Solo en el Reino Unido, se venden más de 40 000 toneladas de baterías al año y menos de la mitad de ellas se reciclan. Nuestra tecnología de energía inalámbrica permitirá que los wearables sanitarios crezcan de forma sostenible como alternativa a los tratamientos basados ​​en fármacos".

"Continuaremos colaborando en el desarrollo del vendaje para integrar sensores capaces de monitorear el progreso de las heridas, así como para probar la tecnología en entornos clínicos en los próximos años".

El vendaje inteligente se basa en tecnología desarrollada inicialmente por el Dr. Wagih y sus colegas de la Universidad de Southampton. La investigación se muestra en un segundo artículo, publicado recientemente en IEEE Transactions on Industrial Electronics.

El documento demuestra el primer uso de la transferencia de energía inalámbrica por resonancia magnética para proporcionar electricidad a los textiles estándar mediante el bordado o la serigrafía, una característica que ayudó a hacer posible el vendaje inteligente.

En este caso, la energía se suministró a una resistencia electrónica flexible recientemente desarrollada hecha de plata y carbono que se imprimió en una superficie textil para actuar como un elemento calefactor portátil. El sistema podía calentarse hasta 60 ◦C mientras estaba separado del transmisor por 2 cm con una eficiencia superior al 50 %.

El Dr. Wagih dijo: "Los calentadores consumen mucha energía, por lo que los calentadores que funcionan con baterías tienden a masticar las baterías muy rápidamente o proporcionan solo una cantidad moderada de calor durante un poco más de tiempo antes de que se requiera un cambio".

"Este documento muestra cómo la transferencia de energía inalámbrica de resonancia magnética de alta frecuencia se puede utilizar para alimentar un sistema de calefacción eficiente integrado en la ropa que se puede lavar y reutilizar, lo que es imposible con las baterías convencionales".

"La eficiencia de la entrega de energía es el doble que la de los receptores de energía inalámbricos portátiles anteriores desarrollados en otros lugares. Dada la importancia de las soluciones de calefacción eficientes en energía, esto abre nuevas posibilidades para su uso en aplicaciones médicas, ropa calentada que podría usarse en condiciones frías y más."

Más información: Irfan Ullah et al, Vendaje inteligente sin drogas y antiinfeccioso alimentado de forma inalámbrica para el cuidado de heridas crónicas, Transacciones IEEE en circuitos y sistemas biomédicos (2023). DOI: 10.1109/TBCAS.2023.3277318

Mahmoud Wagih et al, Un sistema portátil de transferencia de energía inalámbrica de salida de 15 W de 6,78 MHz basado en textiles totalmente impresos y su aplicación de calentador Joule serigrafiado, IEEE Transactions on Industrial Electronics (2023). DOI: 10.1109/TIE.2023.3277112