‘Smart bandage’ detecteert, kan infecties voorkomen

Verbanden zijn geweldig om wonden te bedekken, maar ze zouden veel nuttiger zijn als ze ook infecties zouden kunnen detecteren.

Door nanosensoren in de vezels van een verband in te bedden, hebben universitair docent Daniel Roxbury van de Universiteit van Rhode Island en voormalig URI-afgestudeerde student Mohammad Moein Safaee een continue, niet-invasieve manier gecreëerd om een ​​infectie in een wond op te sporen en te volgen.

“Enkelwandige koolstofnanobuisjes in het verband kunnen een infectie in de wond identificeren door concentraties waterstofperoxide te detecteren”, aldus Roxbury.

Tot nu toe was de uitdaging om nanobuisjes voor dit doel te gebruiken ze op een biocompatibele manier te immobiliseren, zodat ze gevoelig blijven voor hun omgeving, aldus Roxbury.

“De microvezels die de koolstofnanobuisjes inkapselen, vervullen beide taken”, zei Roxbury. “De nanobuisjes lekken niet uit het materiaal, maar blijven wel gevoelig voor waterstofperoxide in de wonden.”

Het “slimme verband” zal worden bewaakt door een geminiaturiseerd draagbaar apparaat, dat draadloos (optisch) het signaal van de koolstofnanobuisjes in het verband detecteert. Het signaal kan vervolgens worden verzonden naar een apparaat van het type smartphone dat vervolgens automatisch de patiënt of een zorgverlener waarschuwt.

“Dit apparaat zal uitsluitend worden gebruikt voor diagnostische doeleinden”, aldus Roxbury. “De hoop is echter dat het apparaat een infectie in een vroeg stadium zal diagnosticeren, waardoor er minder antibiotica nodig zijn en drastische maatregelen, zoals amputatie van ledematen, worden voorkomen. We denken dat dit vooral nuttig is bij mensen met diabetes, waar het behandelen van chronische wonden routinematig is. . “

De technologie achter het slimme verband wordt verder beschreven in een artikel dat is gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen. Roxbury, Safaee en URI-promovendus Mitchell Gravely hebben het artikel geschreven.

Safaee, die in december 2020 zijn doctoraat in chemische technologie aan URI voltooide, leerde voordat hij naar URI kwam, polymere vezels te maken als een niet-gegradueerde student.

“Professor Roxbury was een groot voorstander van het idee om draagbare technologieën te ontwerpen op basis van koolstofnanobuisjes en ik was enthousiast om het voortouw te nemen bij het project”, zei Safaee.

Werken in Roxbury’s NanoBio Engineering Laboratory in het Fascitelli Center for Advanced Engineering, Safaee gebruikte verschillende geavanceerde technologieën om het verband te realiseren.

“We hebben een microfabricageproces ontworpen en geoptimaliseerd om nanosensoren nauwkeurig in de afzonderlijke vezels van een textiel te plaatsen”, aldus Safaee. “We hebben geavanceerde microscopen gebruikt om de structuur van de materialen die we hebben geproduceerd te bestuderen. Ik heb ook een zelfgebouwde, nabij-infraroodspectrometer gebruikt om de optische eigenschappen van het textiel te optimaliseren.”

De volgende fase van het project omvat de verificatie dat de verbanden goed functioneren in een petrischaal met levende gekweekte cellen die in wonden zouden worden aangetroffen.

“Deze cellen wij’Ik gebruik zogenaamde fibroblasten en macrofagen (witte bloedcellen) die waterstofperoxide produceren in de aanwezigheid van pathogene bacteriën, “zei Roxbury.” Als alles goed gaat, zullen we’Ik ga naar ‘in vivo’ testen bij muizen. Op dat moment zouden we een medewerker vinden die gespecialiseerd is in deze modellen van dierwonden. “

Het testen heeft zich gericht op kleine verbandmonsters, maar de technologie kan gemakkelijk op veel grotere verbanden worden toegepast.

“Er is echt geen beperking in termen van grootte”, aldus Roxbury. “In feite zal deze technologie het nuttigst zijn bij grote verbanden. Grotere verbanden kunnen meer hinderlijk zijn om te verwijderen en opnieuw aan te brengen, maar ons apparaat heeft gewonnen’t moet worden verwijderd om detectie mogelijk te maken. “

Terwijl Roxbury verder gaat met het project, is Safaee voor een postdoctorale positie naar het Massachusetts Institute of Technology verhuisd.

“Ik ben lid geworden van het Furst Lab in MIT’s afdeling chemische technologie om mijn onderzoek op het gebied van moleculaire diagnostiek en screeningstechnologieën te bevorderen en te diversifiëren, “zei Safaee.” Ik zal specifiek werken aan het ontwerpen van high-throughput screeningtechnologieën op basis van nanomaterialen voor point-of-care diagnostiek en toepassingen voor het ontdekken van geneesmiddelen . “

Safaee is dankbaar voor de ervaring die hij bij URI heeft opgedaan.

“Ik heb vaardigheden van onschatbare waarde geleerd bij URI, waaronder nabij-infrarood microscopie en spectroscopie, fabricage van nanomaterialen en optische instrumenten, die me allemaal hebben geholpen om een ​​onafhankelijke wetenschapper te worden op het gebied van nanobiotechnologie”, aldus Safaee.