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薬物を正確に投与し治癒を促進するスマート包帯

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本記事は、New Smart Bandage Can Monitor And Deliver Drugs To Improve Healing
翻訳・再構成したものです。
配信元または著者の許可を得て配信しています。

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読了時間 : 約2分4秒

・スマート包帯は、慢性的な傷の状態を監視し、適切な薬剤を投与することができます。

・パーチメント紙の上に作製したpH、温度、酸素センサーを搭載しています。

・すべての部品は、コストが低く抑えられています。

 

毎年650万人以上のアメリカ人が、床ずれや糖尿病足などの治らない慢性的な傷に悩んでいます。ある調査によると、このような傷の治療には年間250億ドル以上の費用がかかり、高齢化に伴う糖尿病や肥満の増加により年々増加しているとのことです。

 

既存の治療法は、簡略化されていて手間がかかり、かなり高価なものです。多くの場合、一般的な洗浄、酸素療法、デブリードマン(損傷した組織の除去)、抗生物質の全身投与に頼っているのが現状です。病院やクリニックで販売されているハイドロコロイド、フォーム、ハイドロゲル、アルギン酸などの包帯は、あまり効果がありません。

 

そこで、タフツ大学の研究者は、慢性創傷の状態を定期的に監視し、治癒の可能性を高めるために適切な薬剤を投与するスマート包帯を作りました。この製品は、従来の受動的な包帯治療を、困難な医療課題を効率的に解決することを目的としています。

 

スマート包帯の構成要素

研究者チームは、自然治癒力を高めるために発熱体と温度応答性薬物キャリアを備えた包帯を開発しました。このキャリアは、感染や炎症を監視する温度とpHのセンサーが埋め込まれ、それに反応して適切な薬物を移送することができます。

 

マイクロプロセッサー(左)と創傷被覆モジュール(右)を搭載したスマート包帯| 提供: Mike Silver/タフツ大学

 

従来の包帯とは異なり、スマート包帯はセンサー(酸素、pH、炎症メディエーター)、ドラッグデリバリー(抗生物質、酸素、幹細胞)、電子知能を統合し、個々の反応をモニターして治療に適した変更を可能にすることで治癒プロセスを大幅に改善します。これは介助者や患者が少し作業するだけで使えます。

 

どのように作用するのか?

慢性的な傷の進行状況を把握するために重要なパラメータの1つがpH値です。通常、治癒している傷のpH値は5.5~6.5ですが、治癒していない傷の場合は6.5を超えます。もう一つの重要なパラメータは温度で、これは創傷付近の炎症レベルを示すものです。

 

このスマート包帯には、ナノスケールの銀(防腐剤として使用)、pH、温度、酸素センサーが羊皮紙(疎水性)上に形成されています。酸素供給モジュールは、二酸化マンガンナノ粒子堆積部上で過酸化水素を触媒変換しています。

 

酸素発生・検知用パッチ | 開発者からの提供

 

疎水性紙は生体適合性があり、創傷被覆に適しています。過酸化水素が感染部位に触れるのを防ぎ、酸素を創傷床まで拡散させることができます。スマート包帯の構成部品はすべて、コストを低く抑えるために選ばれたものです。また、マイクロプロセッサー以外はすべて使い捨てにし、再利用できます。

 

試験と応用

この種のスマート包帯はおおきな可能性を持っています。他のセンシングモジュールや薬剤、成長因子を埋め込んで、複数の治癒マーカーに反応してさまざまな症状を治療することができます。

 

試作品は、試験管(生体外の制御された環境)での試験に成功しました。現在、生体内条件下(生体内)で臨床試験を行い、従来の包帯と比較検証しています。

 

その際、以下のような課題が考えられます:

1・繰り返し曲げられるパーチメント紙への必要な異種材料の印刷。

2・柔軟なマイクロ流体送達チャンネルの統合。

3・電気モジュールの適切な封入処理。

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