Оценка ран медицинскими специалистами в значительной степени основана на визуальном осмотре, который может быть сложным из-за его субъективной природы. Оксид азота (NO) играет важную роль в заживлении, поскольку он вырабатывается иммунными клетками во время воспаления и действует как ключевой сигнал для координации восстановления.
Однако измерение NO в ранах затруднено по нескольким причинам. У него короткий срок жизни, он распадается за считанные секунды, поэтому средства обнаружения должны срабатывать практически мгновенно, чтобы обнаружить NO до того, как он исчезнет. Кроме того, NO присутствует в ранах в крайне низких концентрациях, и большинство датчиков недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить эти следовые уровни. Жидкость, обнаруженная в ранах, также может содержать бактерии и другие вещества, которые могут исказить результаты измерений.
Для решения этих проблем исследовательская группа Коэна-Карни разработала новую технологию — мультиплексную, электрохимическую, локализованную, отслеживающую воспаление в режиме реального времени матрицу датчиков оксида азота (MERLIN).
Химико-электрический датчик, похожий на монитор глюкозы, количественно определяет биомаркеры, связанные с заживлением ран. Используя гибкие материалы и несколько точек обнаружения для картирования уровней NO в ранах, технология предложит измерения в реальном времени, которые могут улучшить процесс заживления.
Недавняя работа, опубликованная в журнале Science Advances, показывает многообещающие результаты испытаний in vivo на ранах кожи крыс. В течение семи дней испытаний уровни NO достигли пика на третий день, что отражает фазу воспаления при заживлении ран и соответствует активности, о которой сообщалось в предыдущих исследованиях.
После многообещающих результатов этих испытаний датчик должен поступить на испытания на людях в течение следующего месяца в Медицинском центре Питтсбургского университета (UPMC).
«Датчики помогут врачам оценить состояние раны путем непосредственного измерения уровня оксида азота — биомаркера реакции иммунной системы на рану», — сказал Цахи Коэн-Карни, профессор биомедицинской инженерии, материаловедения.
Датчики были разработаны в результате прорывов в лечении ран в рамках проекта в рамках программы «Биоэлектроника для регенерации тканей». Последняя работа обеспечит поддержку диагностических инструментов в дополнение к терапевтическим вмешательствам.
При тестировании этих датчиков исследовательская группа, в которую входили сотрудники из Университета Карнеги-Меллона, Питтсбургского университета и Колледжа остеопатической медицины Лейк-Эри, учла важность гибкости, размера и скорости в своем прототипе. В результате массив может быть изготовлен как модульный компонент и интегрирован в биогибридную электронную платформу.
«Хотя текущая версия устройства предназначена для использования врачом в клинических условиях , будущие усовершенствования технологии могут быть включены в пластырь, который пациент сможет использовать дома, а врачи смогут получать удаленный доступ к данным для мониторинга состояния своих пациентов», — сказал Коэн-Карни.
По мере дальнейшего развития этой сенсорной матрицы исследовательская группа будет стремиться контролировать уровни NO более семи дней, чтобы определить его роль в заживлении и предотвращении рубцевания при хронических и замедленных ранах.
