Medicazioni intelligenti per la guarigione delle ferite: una recensione
Fornire una panoramica dei sensori incorporati nelle medicazioni per ferite che possono essere utilizzati per valutare e gestire i parametri di guarigione.
ORIGINE DEI DATI
Gli autori hanno condotto un’ampia ricerca bibliografica nei database Science Direct, Scopus, MEDLINE-PubMed e Web of Science.
SELEZIONE STUDIO
Nella ricerca sono stati identificati un totale di 587 studi che hanno valutato le medicazioni utilizzate per gestire i parametri di guarigione delle ferite, ma solo 16 hanno soddisfatto tutti i criteri di revisione e sono stati inclusi nell’analisi finale.
ESTRAZIONE DATI
Le ferite croniche erano il tipo più comune di lesione tra gli studi. Sei articoli riguardavano un sistema di trasmissione wireless.
SINTESI DEI DATI
Tutti gli studi hanno valutato le caratteristiche fisiche e chimiche delle medicazioni.
CONCLUSIONI
Questa recensione dimostra la mancanza di studi che esaminano i sensori della medicazione della ferita. Sono necessari nuovi studi per valutare sensori che consentano non solo il monitoraggio delle ferite, ma anche l’applicazione di farmaci in un’unica medicazione, fornendo un trattamento migliore e più conveniente per le ferite.
INTRODUZIONE
Le ferite croniche colpiscono molte persone in tutto il mondo e possono richiedere molto tempo per guarire. Possono influire negativamente sulla qualità della vita, portare a cambiamenti nel funzionamento del paziente e comportare costi di trattamento elevati. Nei paesi sviluppati, il 2% della popolazione sperimenterà una ferita cronica ad un certo punto della propria vita. 1 Negli Stati Uniti, 6,5 milioni di persone sono affette da ferite croniche e il costo per il loro trattamento è di quasi 25 miliardi di dollari all’anno. 2,3 Oltre ad aumentare la spesa, le ferite croniche aumentano i tassi di ospedalizzazione e hanno significative implicazioni sociali ed economiche. 4
Di conseguenza, ridurre il costo delle ferite croniche è una sfida importante per le comunità mediche e scientifiche. 5 Le medicazioni con sensori precisi ea basso costo possono essere utilizzate in una varietà di condizioni mediche per aiutare a raggiungere questo obiettivo. 6 I sensori per il monitoraggio delle ferite sono relativi ai principali indicatori fisiologici quali temperatura, 7 umidità e pH, 8 pressione, 9 ossigeno, 10 e carica batterica. 11 La biocompatibilità e la flessibilità sono caratteristiche importanti nello sviluppo di sensori per il monitoraggio delle ferite croniche per evitare ulteriori danni ai tessuti. 12I biosensori possono fornire dati wireless per informare l’intervento clinico, evitando cambi di medicazione non necessari e riducendo i costi di trattamento. 13
In futuro, i bendaggi intelligenti consentiranno il monitoraggio di più parametri della ferita in base all’acquisizione dei dati dai sensori integrati all’interno del bendaggio intelligente, riducendo il tempo necessario per esaminare e monitorare la ferita. 10 Poiché relativamente pochi studi hanno riportato l’efficacia dei sensori nelle medicazioni, i ricercatori hanno deciso di eseguire una revisione della letteratura sull’argomento per fornire una panoramica del lavoro in questo campo.
METODI
Strategia di ricerca
Sono stati utilizzati quattro database (PubMed, Science Direct, Web of Science e Scopus) per cercare pubblicazioni appropriate che soddisfacessero i criteri di questo studio, utilizzando diverse combinazioni delle seguenti parole chiave: ferita, bendaggio e sensori. I database sono stati ricercati per studi pubblicati fino ad aprile 2019 (quando è stata condotta questa ricerca). La strategia di ricerca strutturata è stata progettata per identificare qualsiasi documento pubblicato che valutasse la presenza di un dispositivo per il monitoraggio della guarigione delle ferite. Ulteriori articoli sono stati inclusi dopo l’analisi di tutti i riferimenti dagli articoli selezionati. Gli autori non hanno contattato i singoli ricercatori dello studio né hanno cercato di identificare dati non pubblicati.
Selezione dello studio
Tutti i titoli di ricerca elettronica, gli abstract selezionati e gli articoli full-text sono stati esaminati in modo indipendente da un minimo di due ricercatori. I disaccordi sui criteri di inclusione/esclusione sono stati risolti attraverso il consenso. È stato applicato un unico criterio di inclusione: studi che valutassero la presenza di un dispositivo all’interno di una medicazione per migliorare la gestione della ferita. I criteri di esclusione erano: studi che non miravano a valutare le prestazioni in relazione alla guarigione delle ferite, l’uso di sensori non indossabili, articoli di revisione, meta-analisi, abstract, atti di conferenze, editoriali/lettere e case report.
Estrazione dati
I dati sono stati estratti da un revisore utilizzando moduli standardizzati e sono stati controllati da un secondo revisore. Da tutti gli studi sono state estratte le seguenti informazioni: disegno dello studio, tipo di ferita utilizzata per testare i sensori, tipo di medicazione e sensore utilizzato, scopo del sensore, risultati e conclusioni dello studio.
RISULTATI
Il processo seguito per la selezione dell’articolo è presentato nella Figura 1 . Gli autori hanno trovato 501 articoli su Science Direct, 40 su SCOPUS, 26 su Web of Science e 20 su PubMed (N = 587). Dopo aver rimosso i duplicati, gli autori hanno letto 537 titoli e abstract. Quarantasei articoli sono stati quindi selezionati per essere letti integralmente. Dopo aver scartato gli articoli senza testo completo; lettera all’editore; casi studio; articoli che non erano in inglese, spagnolo o portoghese; o il cui tema non soddisfaceva i criteri di questo studio, sono rimasti 16 articoli ( Figura 1 ). C’era un alto livello di accordo sull’inclusione/esclusione tra i due investigatori che hanno vagliato gli articoli recuperati. Gli studi selezionati sono stati condotti in vari paesi e le pubblicazioni sono state prodotte tra il 2008 e il 2019 (Tabella ).
| Autori, Anno, Paese | Disegno dello studio | Tipo di ferita/materiale di medicazione | Materiale e scopo del sensore | Risultati | Conclusione |
|---|---|---|---|---|---|
| Babikian et al, 18 2015, USA | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Non descritto/PDMS | Tracce elettriche in alluminio flessibile su film sottile di poliestere, canali microfluidici e PDMS, LED blu integrati ed elettrodi/analisi biochimica del sangue | Il test ITP dimostra la capacità di eseguire analisi rapide a bassa potenza dei campioni. Il test può essere eseguito sul braccio. | I circuiti stampati e le tecnologie a montaggio superficiale possono creare dispositivi elettronici bioflessibili integrati. La separazione/focalizzazione isotacoforetica del test biochimico e l’eccitazione delle molecole di fluoresceina sono state ottenute per la prima volta con successo sul chip ITP bioflessibile. |
| Sharp e Davis, 11 2008, Regno Unito | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite chirurgiche e ustioni/supporto in gesso adesivo | Fibra di carbonio laminata e filo d’argento clorurato/monitoraggio periodico dell’urato direttamente all’interno dei fluidi tipici della ferita e monitoraggio del consumo di urato in presenza di microbi | Il sensore è specifico per l’ossidazione della piocianina e i risultati non sono influenzati da nessuno degli altri pigmenti o metaboliti di origine batterica. | Il sensore elettrochimico facilita la rilevazione dell’urato nelle colonie batteriche. Il sensore può aiutare in modo significativo nella gestione delle ferite e nello sviluppo di bende intelligenti. |
| McColl et al, 8 2009, Regno Unito | Studio clinico | Ulcere venose alle gambe/rivestimento non adesivo | Un paio di elettrodi al cloruro d’argento/monitoraggio dell’umidità | Le letture del contatore hanno determinato una bassa impedenza corrispondente a “bagnato” (eccesso di essudato della ferita); fascia per l’umidità “umida” (ferita umida sulla parte anteriore della gamba destra) e fascia per l’umidità “asciutta” (ambiente asciutto all’interfaccia sensore-ferita) per tre pazienti; Il 100% non ha sentito il monitor della ferita. | Identificando i vari gradi di umidità, il monitor della ferita potrebbe diventare uno strumento utile per valutare i progressi del trattamento e integrare il giudizio clinico sui cambi di medicazione. |
| Kassal et al, 13 2015, Regno Unito, Stati Uniti, Brasile e Croazia | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/isolante trasparente | Un elettrodo di pseudoriferimento Ag/AgCl e rilevamento piombo-carbonio/sensibile e specifico dell’acido urico | Eccellenti prestazioni analitiche in termini di sensibilità, selettività, stabilità operativa e robustezza | I bendaggi intelligenti potrebbero ridurre i cambi di medicazione non necessari, generando significativi risparmi sui costi e riducendo il disagio del paziente e consentendo a un’applicazione personalizzata di monitorare il trasferimento dei dati sullo stato della ferita. |
| Mostafalu et al, 10 2015, USA | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/TangoPlus FLX930 e idrogel | Parylene-C, elettrodi in argento e zinco elettrolitico, gel di idrossido di potassio, PDMS e monitoraggio di idrogel/ossigeno di agarosio | La risposta transitoria del sensore di ossigeno (1 h) ha mostrato una risposta lineare con una sensibilità di 1,5 μA/% e un tempo di risposta di 20 s | I sensori flessibili forniscono aggiornamenti in tempo reale sulle concentrazioni di ossigeno nel sito della ferita a un computer remoto o smartphone. |
| Hariz et al, 16 2015, USA | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/gel di silicone adesivo trasparente | Temperatura: LM94021B; umidità: piezoelettrico Honeywell HIH4030 e HCZ-D5 di Multicomp; pressione della fasciatura: FSR406/temperatura, umidità e pressione della fasciatura di Interlink Electronics | La temperatura media era di 33 ± 1° C. I valori di umidità aumentavano gradualmente. I valori di pressione del sottobendaggio dipendevano dalla postura. Le letture della pressione sono diminuite costantemente nel tempo | Il sistema di rilevamento era in grado di misurare con precisione i cambiamenti istantanei nella pressione del sottobendaggio, nell’umidità e nella temperatura sotto bendaggi e medicazioni compressivi. |
| Pasche et al, 14 2008, Svizzera | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/non descritte | Un sistema di rilevamento portatile composto da un LED bianco e uno spettrometro di rilevamento/monitoraggio in tempo reale delle variazioni di pH e della concentrazione di CRP | Il sensore ha dimostrato misurazioni di pH reversibili tra pH 6-8 e ha rilevato cambiamenti nella concentrazione di CRP tra 1 e 100 μg/mL | Il dispositivo di rilevamento portatile apre nuove prospettive per il rilevamento in situ in tempo reale nell’assistenza ambulatoriale. |
| Mehmood et al, 2013, 26 Australia | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/biocompatibili e PDMS | LM94021B: sensore di temperatura; FSR406: interdigitato elettricamente conduttivo e un polimero con inchiostro a base di carbonio; HCZ-D5: elettrodi argento-carbonio e informazioni sulla temperatura in tempo reale/del polimero, sulla pressione del sottobendaggio e sul livello di umidità | Il sistema di rilevamento è stato fabbricato su un materiale di circuito flessibile, che gli consente di adattarsi ai contorni degli arti. Il profilo a bassa potenza può essere utilizzato continuamente sotto un bendaggio compressivo per un periodo di tempo più lungo senza disturbare la ferita fasciata. La durata della batteria può essere migliorata riducendo la frequenza di trasmissione dei dati sulla ferita | Il sistema di rilevamento è leggero, affidabile, flessibile e non invasivo con un basso consumo energetico e connettività wireless, che lo rendono un ottimo candidato per l’uso in applicazioni di monitoraggio e rilevamento continuo delle ferite. |
| Mehmood et al, 4 2014, Australia | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/PDMS biocompatibile | FSR406: interdigitato elettricamente conduttivo e un polimero con inchiostro a base di carbonio; HCZ-D5: elettrodi argento-carbonio e polimero/pressione e livello di umidità | Il sensore di pressione è flessibile, non invasivo e adattabile alla morfologia degli arti. La misurazione dell’umidità ha confermato l’affidabilità e la precisione del sistema di rilevamento nella misurazione delle variazioni transitorie del livello di umidità moisture | Il sistema dispone di funzionalità avanzate e prestazioni migliorate e può monitorare la pressione e l’umidità. Il sistema ha acquisito automaticamente i dati ad un determinato intervallo di 5 s. |
| Mehmood et al, 17 2014, Australia | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche/silicone biocompatibile | LM94021: sensore di temperatura; sensore di umidità: HCZ-D5; FSR406: sensore di pressione passivo/monitoraggio in tempo reale di temperatura, umidità e pressione del bendaggio | La variazione media della pressione è stata del 17,75% del valore originale. Il grafico dell’umidità ha indicato un valore alto (58%) quando il sensore ha toccato la pelle, ma il grafico è gradualmente sceso. La temperatura media della pelle era 35,25 ° C | La tecnologia misura, trasmette e visualizza in modo affidabile informazioni in tempo reale su temperatura, umidità e pressione dall’interno di un bendaggio compressivo. La capacità di registrare i dati trasmessi dei parametri rilevati tramite un dispositivo mobile rende il processo decisionale clinico più semplice ed efficiente. |
| Guinovart et al, 9 2014, Stati Uniti e Spagna | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Ferite croniche e acute/un bendaggio adesivo commerciale | Un set di elettrodi di cloruro d’argento serigrafati su un bendaggio adesivo commerciale modificato. L’elettrodo di riferimento è un polimero di polivinilbutirrale e l’elettrodo di lavoro è polianilina elettropolimerizzata/monitoraggio del pH | Il bendaggio può rilevare le fluttuazioni del pH in un sito della ferita fino a 100 min. Il sensore mostra una buona resilienza contro le sollecitazioni meccaniche. Le prestazioni risentono leggermente dell’esposizione all’autoclave. È prevista una maggiore sensibilità del sensore nel tempo | Questa fasciatura sensibile al pH offre nuove opportunità per incorporare sensori in modo semplice, economico e robusto per la valutazione elettrochimica della guarigione delle ferite. |
| Sharp et al, 15 2010, Regno Unito | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Non descritto/strato in fibra e guaina isolante in poliestere | Elettrodi di traino laminati in fibra di carbonio/rilevamento della produzione di piocianina da Pseudomonas aeruginosa | La quantificazione della piocianina è presentata attraverso l’intervallo di concentrazione rilevante dal punto di vista biomedico. I prototipi di elettrodi sono potenzialmente idonei per consentire la diagnosi precoce di P aeruginosa | Il gruppo sensore piccolo ed economico proposto è consigliato per l’uso nel monitoraggio della crescita dei batteri. |
| Koetse et al, 6 2008, USA | Studio di sviluppo e caratterizzazione | Non descritto/incapsulamento in film sottile trasparente | Diodi organici emettitori di luce rossa e gialla e fotodiodi organici/misurazione della perfusione del tessuto microvascolare nell’area della ferita con fotopletismografia | Il dispositivo aveva un’efficienza relativamente bassa e una forte emissione dipendente dall’angolo. Le misurazioni preliminari del rumore indicano un ordine di grandezza superiore a quanto riportato in letteratura. La luce produceva una quantità di calore inaccettabile | L’approccio modulare consente l’applicazione in una varietà di altri campi, compreso il rilevamento chimico. Ciò consente la misurazione di molti parametri fisiologici utilizzando la stessa benda e l’architettura di base del sensore. I dispositivi optoelettronici organici possono essere utilizzati anche per la misurazione diretta dei cambiamenti relativi nei parametri fisiologici, come la perfusione cutanea. |
Caratteristiche degli studi inclusi
Le prove hanno compreso una varietà di sensori incorporati nelle medicazioni per identificare importanti marcatori per la guarigione della pelle. Le caratteristiche delle voci trattate sono riportate nella Tabella .
La maggior parte degli studi ha esaminato l’uso del sensore con ferite croniche (n = 7), seguite da ferite acute (n = 3), ulcere venose delle gambe (n = 1), ferite chirurgiche (n = 1) e infezioni della ferita (n = 1), ma tre non hanno riportato la condizione di infortunio. L’umidità presente nella ferita era l’indicatore più comunemente valutato (n = 6), seguito da temperatura e pressione (n = 3), proliferazione batterica (n = 4), pH (n = 2), concentrazione di ossigeno (n = 1 ), perfusione tissutale (n = 1) e una valutazione della biochimica clinica del sangue (n = 2).
Gli sforzi attuali mirano a monitorare la ferita utilizzando un sensore biocompatibile non invasivo (incorporato in una medicazione o sotto un bendaggio compressivo). 12 In questa recensione, per le medicazioni sono stati utilizzati vari materiali, principalmente silicone, sebbene alcuni non siano stati descritti in dettaglio. I materiali includevano polidimetilsilossano biocompatibile (n = 3); gel di silicone comprendente elementi sia adesivi che non adesivi (n = 1); silicone biocompatibile con rivestimento in idrogel (n = 1); nastro adesivo commerciale (n = 1); nastro (n = 1); uno strato di poliestere (n = 1); pellicola trasparente (n = 1); un rivestimento non adesivo (n = 1); un isolante trasparente (n = 1); strati fibrosi (n = 1); film di idrogel con carragenina, farina di semi di carrube ed estratto di mirtillo rosso (n = 1); configurazione fibrosa (n = 1); e silicone master (n = 1). Solo Pasche et al14 non hanno riportato che tipo di materiale hanno usato per incorporare il sensore.
Nella preparazione dei dispositivi di monitoraggio è stata utilizzata un’ampia varietà di prodotti. Gli elettrodi d’argento sono stati utilizzati in otto studi; tra questi, sei studi hanno alleato l’elettrodo d’argento con la fibra di carbonio. Mostafalu et al 10 hanno utilizzato zinco galvanizzato con un elettrodo d’argento. Tuttavia, Sharp et al 15 hanno utilizzato solo elettrodi in fibra di carbonio laminati. Tre articoli combinavano un diodo emettitore di luce con elettrodi di rilevamento ( Tabella ).
La trasmissione delle informazioni rilevate da un sensore a un dispositivo ricevente gioca un ruolo importante nella ricerca di una medicazione intelligente ideale. 16 A tal fine è necessario un metodo wireless non invasivo. 17 Molte di queste tecnologie sono attualmente disponibili, ma in questa ricerca i ricercatori hanno trovato solo sei studi che utilizzano un sistema di trasmissione wireless. Altri sensori utilizzano il rilevamento elettrochimico per i dati del ricevitore invece della trasmissione wireless. 10,13,16,17
Tutte le medicazioni che includevano biosensori intelligenti potrebbero svolgere la funzione assegnata loro nel test. Gli studi hanno evidenziato l’importanza dei dati raccolti dalle apparecchiature e il ruolo dei sensori nel cambiare i paradigmi dell’intervento clinico e nella riduzione dei costi di trattamento. Sebbene ci siano costi associati ai vari sistemi studiati, i dispositivi consentono di monitorare la guarigione della ferita senza rimuovere la medicazione, riducendo i costi e le richieste di risorse ospedaliere. 16
Babikian et al 18 hanno scoperto che l’utilizzo di un circuito stampato e un dispositivo elettronico sottile, flessibile e a bassa potenza all’interno di una comoda medicazione biocompatibile consente numerose funzioni essenziali per l’analisi biochimica di campioni come il sangue. Sharp e Davis 11 hanno dimostrato che una rete di carbonio modificata è sensibile all’urato nelle colonie batteriche e la semplice fabbricazione del sensore offre un chiaro vantaggio rispetto alle misurazioni convenzionali dell’urato.
La sperimentazione clinica di McColl et al 8 ha mostrato che il loro dispositivo ha identificato diversi livelli di umidità presenti nelle ferite, diventando così uno strumento utile per determinare il numero di cambi di medicazione necessari. Kassal et al 13 hanno dimostrato prestazioni eccellenti di una medicazione intelligente wireless sviluppata per rilevare l’acido urico nella ferita. Yang et al 19 hanno dimostrato che un bendaggio flessibile è efficace nel rilevare rapidamente e visivamente gli acidi nucleici, che possono essere successivamente utilizzati per il rilevamento online di agenti patogeni per le ferite, la diagnosi di biomarcatori tumorali e il rilevamento di lesioni molecolari delle cellule epidermiche. I sensori di ossigeno flessibili descritti nell’articolo di Mostafalu et al 10 hanno fornito aggiornamenti in tempo reale sulle concentrazioni di ossigeno nel sito della ferita.
Gli articoli di Hariz et al 16 e Mehmood et al 17 hanno proposto l’integrazione di sensori disponibili in commercio in un’unica benda. Hariz et al 16 hanno ottenuto un valore medio di temperatura di 33 ± 1° C, con umidità in graduale aumento e valori di pressione dipendenti dalla postura. Mehmood et al 17 hanno testato per la prima volta questo sensore di pressione su una gamba di manichino, dimostrando che è flessibile, non invasivo e adattabile alla morfologia dell’arto. Nel 2014, il gruppo di studio di Mehmood ha pubblicato due articoli 4,17 proponendo il monitoraggio delle ferite croniche con una medicazione composta da sensori wireless intelligenti. Il primo 17ha descritto un sistema con funzionalità avanzate in grado di eseguire misurazioni transitorie del livello di umidità e della pressione. Il secondo 4 ha riportato lo sviluppo di una tecnologia che misura, trasmette e visualizza in modo affidabile informazioni in tempo reale su temperatura, umidità e pressione, confermando così l’adeguatezza del sistema di rilevamento per la diagnosi delle ferite croniche.
Guinovart et al 9 hanno sviluppato un bendaggio in grado di identificare le variazioni di pH nella ferita a intervalli relativamente lunghi (100 minuti). La ricerca condotta da Sharp et al 15 ha promosso l’uso del loro biosensore per monitorare la crescita di Pseudomonas aeruginosa mediante misurazioni elettrochimiche della piocianina. Un altro studio in vitro 20 su Staphylococcus aureus e P aeruginosa ha dimostrato che i cambiamenti di colore nel sensore dello studio possono essere osservati ad occhio nudo, confermando il suo utilizzo come sistema visivo per il monitoraggio delle infezioni batteriche delle ferite. Bazbouz e Tronci 21ha sviluppato un sensore destinato alla capacità di gestione controllata dell’essudato e alla reattività visiva alle infezioni. Questo sensore potrebbe attivare funzionalità indotte da strutture critiche per la gestione e il monitoraggio delle ferite croniche. Infine, Koetse et al 6 hanno applicato un’unità di rilevamento ottico in grado di misurare parametri fisiologici come la perfusione cutanea.
DISCUSSIONE
C’è un crescente interesse per la ricerca sulle ferite, ma sono ancora scarsi gli studi sui sensori che monitorano importanti marker di ferite. In questa revisione, i ricercatori hanno trovato solo uno studio clinico con 15 pazienti in cui sono stati applicati un sensore e una medicazione per monitorare l’umidità della ferita. 8 L’applicazione dei sensori nell’uomo è importante per sviluppare una migliore valutazione della ferita e migliorare l’affidabilità dei nuovi prodotti. Le ferite croniche sono state il tipo di ferita più studiato in questa recensione. Le ferite croniche sono quelle caratterizzate da non cicatrizzazione e sono più suscettibili alle infezioni, rendendo il loro trattamento più difficile e dispendioso in termini di tempo. 5
I costi del trattamento delle ferite croniche sono elevati, sia per il paziente che per il sistema sanitario pubblico. I sensori possono aiutare a ridurre questi costi monitorando adeguatamente la ferita cronica, evitando cambi di medicazione non necessari e migliorando la qualità della vita del paziente 13 perché il cambio di medicazione spesso causa dolore e stress al paziente. 22
La medicazione ideale deve soddisfare numerosi requisiti, spesso in competizione (previene la contaminazione, neutralizza gli odori, mantiene un’umidità adeguata, richiede cambi non frequenti, promuove il debridement autolitico, è assorbente, conformabile, antimicrobica, indolore ed economica) e come tale è impossibile date le realtà cliniche ; nulla attualmente disponibile si avvicina a quell’ideale. 23 I biosensori sviluppati per gli studi in questa recensione possono agire insieme alle medicazioni per ferite e possono aiutare a ridurre i tempi di trattamento, ma richiedono ulteriori studi, in particolare studi clinici.
Ad esempio, i biosensori inclusi in questa recensione sono stati studiati per l’applicazione nella pratica clinica, per aiutare gli operatori sanitari e per ostacolare la progressione delle lesioni con il monitoraggio della superficie. Tuttavia, non è ancora noto se questi sensori aiutino effettivamente a ridurre i costi dei cambi di medicazione. Nonostante la probabilità che in futuro questi sensori possano ridurre i costi del trattamento delle ferite, è prematuro parlare di numeri specifici, perché questo fattore è raramente affrontato nei dati disponibili.
Inoltre, data la gamma di medicazioni sul mercato, sarebbe estremamente interessante sviluppare studi comparativi con i biosensori che si stanno sviluppando e le medicazioni più comuni attualmente in pratica.
Alcuni sensori di medicazione possono rimanere in posizione su una ferita per giorni e trasmettere dati in modalità wireless a un computer, tablet o smartphone. Questo è un percorso ideale per sfruttare appieno i vantaggi della tecnologia radio, wireless o Bluetooth. 9 Ciò consente al professionista sanitario e al paziente di ricevere aggiornamenti frequenti sullo stato della ferita, alleviando l’ansia del paziente, evitando visite ospedaliere non necessarie e riducendo l’ingombro dei dispositivi medici. Inoltre, la tecnologia wireless potrebbe ridurre notevolmente la spesa sanitaria. 4,10,13,16,17
Mostafalu et al 10 hanno creato un ambiente di ferita simulato utilizzando l’idrogel e il loro dispositivo ha consentito la misurazione continua dell’ossigeno per 1 ora. L’uscita era lineare, con concentrazione di ossigeno di 1,5 μA/% e un tempo di risposta di 20 secondi. Tutti gli studi hanno cercato di monitorare lo stato della ferita nel tempo, con il sensore che rimaneva nel sito della lesione per ore o giorni. Sono ancora necessarie ulteriori ricerche sull’uso di questi sensori nell’uomo per stabilire la durata della loro possibile efficacia sulla pelle.
In alcuni studi sono stati valutati parametri importanti per controllare la progressione di una ferita come pressione, umidità, temperatura e pH, 4,8,9,16,24 e un gruppo di ricercatori ha studiato tutti e quattro utilizzando un’unica medicazione. 16 Il controllo di questi parametri può potenzialmente ridurre il costo della cura delle ferite , in particolare nelle ferite diabetiche croniche ( Figura 2 ). 25
I sensori di pressione potrebbero aiutare nella corretta applicazione delle medicazioni, riducendo al minimo il dolore per il paziente. Inoltre, coloro che monitorano l’umidità in tempo reale potrebbero indicare il momento giusto per cambiare la medicazione, ottimizzando l’allocazione delle risorse. Il monitoraggio del pH del letto della ferita potrebbe rilevare le infezioni e fornire avvisi sulla proliferazione dei batteri. 26,27
Rahimi et al 28 hanno dimostrato che è possibile sviluppare un sensore di pH flessibile a basso costo per il monitoraggio delle ferite, utilizzando il materiale disponibile per consentire la produzione su larga scala. Il sensore ha raggiunto sensibilità, ripetibilità, stabilità e biocompatibilità target, rendendolo adatto per l’integrazione con medicazioni a basso costo.
La crescente popolazione di anziani ha aumentato l’incidenza e la prevalenza del diabete, aumentando i costi delle ulcere del piede diabetico. Il monitoraggio dei valori della temperatura cutanea può aiutare a prevenire la recidiva dell’ulcera del piede diabetico e aiutare nella selezione dell’intervento e nel miglioramento clinico della ferita; sensori potrebbero aiutare in questo modo. 27
Un punto sollevato da tutti gli studi era l’importanza di costruire un sensore su una piattaforma flessibile in modo che possa essere posizionato direttamente sulla pelle senza causare dolore e senza limitare la mobilità del paziente, e una capacità di accompagnamento di rimanere nel sito della ferita per un pochi giorni per consentire un monitoraggio continuo. I substrati flessibili come alcuni polimeri, incluso il parylene, possono aiutare a mantenere la libertà di movimento. 12
Anche il rilevamento elettrochimico di biomarcatori della ferita è un’opzione con la costruzione di nuovi tipi di sensori utilizzando elettrodi modificati in grado di riconoscere alcuni marcatori biologici come gli enzimi che generano un segnale elettrochimico. 29 Alcuni studi hanno deciso di produrre sensori in grado di indagare sull’ambiente elettrochimico perilesionale e hanno dimostrato che sono efficaci nel monitoraggio periodico delle ferite. Ad esempio, Sharpe et al 27 e Sharp e Davis 11 hanno sviluppato un sensore elettrochimico per il rilevamento dei batteri; tuttavia sono possibili anche altri usi per questo tipo di sensore. Babikian e altri 18 ha sviluppato una medicazione intelligente in grado di eseguire molti tipi di analisi del sangue biochimiche utilizzando tre tipi di tecnologia (elettronica, microfluidica e ottica).
Mostafalu et al 10 hanno creato una medicazione per ferite intelligente stampata in tridimensionale localizzata che incorpora un sensore di ossigeno e un sistema di trasmissione wireless utilizzando componenti standard in grado di fornire un farmaco topico accurato e controllato in tempo reale con l’obiettivo di accelerare la guarigione. La medicazione ha una base di N-isopropilacrilammide microparticellare che può essere stimolata termicamente per rilasciare il trattamento desiderato.
Le medicazioni esistenti possono fornire buoni risultati se utilizzate correttamente. 23 Questi autori ritengono che i biosensori possano fornire risultati migliori in clinica ma non possano ridurre i costi, perché il trattamento effettivo della lesione è sempre più importante per il paziente del monitoraggio. In questo senso, trattare la causa della ferita è sempre l’opzione migliore per ridurre la necessità di medicazioni più costose e migliorare il recupero del paziente. Tuttavia, ciò non svaluta il potenziale dei biosensori come complemento nella pratica clinica.
Si prevede che in futuro le medicazioni intelligenti avranno un’interfaccia in grado di integrare diversi elettrodi in grado di leggere diversi parametri dalla ferita oltre ad avere serbatoi di farmaco con vari canali di distribuzione. 10 La sfida di produrre questo tipo di medicazione consiste nell’integrare sistemi ottici e biochimici in un’unica benda flessibile che può essere prodotta su larga scala ea basso costo ( Figura 3 ). 18
CONCLUSIONI
Questa recensione mostra che ci sono ancora lacune nello sviluppo di sensori per ferite. Sebbene tutti i sensori negli studi selezionati fossero biocompatibili e flessibili e potessero essere in contatto diretto con la ferita senza inibire la guarigione, la maggior parte non è stata ancora testata sull’uomo e non è disponibile in commercio. Le ferite croniche sono state l’obiettivo principale degli studi perché sono difficili da trattare e i sensori in grado di trasmettere dati in tempo reale offrono la possibilità di un trattamento migliore con costi ridotti. Studi futuri che comportano la valutazione di diversi parametri e con sensori che incorporano la distribuzione dei farmaci in un’unica medicazione possono ulteriormente aiutare nel monitoraggio e nel trattamento delle ferite.
[ Tratto da: www.journals.lww.com ]
