Biomateriali

    Chirurghi in sala operatoria

    Ferite sempre più semplici da curare: le nuove tecnologie

    A volte, la pelle si lacera, producendo ferite più o meno gravi in base alla loro profondità.

    Innanzitutto, cos’è la pelle?

    La pelle è quella barriera protettiva che avvolge il nostro intero corpo, possiede caratteristiche vitali ed è composta da tre strati: l’epidermide (la parte più esterna e non possiede i vaso sanguigni), il derma (lo strato più spesso, composto da collagene ed elastica) e l’ipoderma (lo strato giù interno e contiene i vasi sanguigni).

    Struttura della pelle
    Struttura della pelle
    fitnesslifestyleclub.myblog.it

    La pelle svolge moltissimi compiti importanti, tra i quali:
    protezione: contro gli agenti chimici e ambientali, contro le patogenesi batteriche e virali, e contro le radiazioni ultraviolette;
    sensazione: la pelle ha dei recettori nervosi per paura, tocco, temperatura e pressione;
    comunicazione: la pelle costituisce inoltre l’organo per la comunicazione e l’identificazione, come ad esempio le espressioni facciali, la pelle con i muscoli sottostanti è in grado di espressioni come il sorridere o il piangere;
    termoregolazione: la pelle funge da barriera con l’ambiente esterno, per preservare la temperatura interna; i due principali meccanismi di termoregolazione sono la circolazione sanguigna e la sudorazione.

    Ad oggi esistono nuove tecnologie per far fronte a gravi emorragie, anche in condizioni come campi di battaglia, in modo decisamente pratico e soprattutto salvavita.

    Vediamone alcun insieme in una sorta di review.

    TOP CLOSURE 3D SYSTEM

    Il Top Closue 3D system è una nuova tecnologia che sfrutta la tensione della pelle e può sostituire momentaneamente un intervento chirurgico.

    Applicazione delle Top Closure
    Applicazione delle Top Closure
    www.youtube.com

    La sua applicazione è assolutamente non invasiva, aderendo alla pelle circostante la ferita,  in modo da distribuire più uniformemente possibile lo stress, impedendo che si concentri sui bordi.

    Prima e dopo l'applicazione delle Top Closure sulla ferita
    Prima e dopo l’applicazione delle Top Closure sulla ferita
    www.topclosure.com

    La tensione può così essere ridotta o quasi completamente eliminata, migliorando la qualità e l’elasticità della cicatrice.
    Viene dunque utilizzato sfruttando le proprietà biomeccaniche naturali della pelle, come la viscoelasticità.
    Questa tecnologia sta cambiando, con impatto globale, lo standard di cura delle ferite, in quanto semplice e alla portata di tutti: possono infatti essere utilizzati in ambito clinico come in ambito militare e anche veterinario.

     

    Si possono trovare di diverse forme e dimensioni, ognuna specifica per diverse lacerazioni.

     

    VETIGEL

    Il Vetigel, prodotto dalla Cresilon (prima Suneris), è un gel emostatico formato da polimeri di origine vegetale, applicato prevalentemente in veterinaria, che viene utilizzato per arrestare una copiosa emorragia in pochi secondi.

    Siringa con il Vetigel
    Siringa con il Vetigel
    medicalxpress.com

    Viene iniettato direttamente all’interno della fonte dell’emorragia per mezzo di una siringa, aderendo prontamente alle pareti della ferita e bloccando così l’afflusso di sangue creando una sorta di barriera.

     

    Questo permette all’organismo di creare un coagulo naturale e non richiede alcuna pressione manuale dall’esterno. Non necessita di rimozione in quanto materiale assorbibile.

     

    Histoacryl

    L’Histoacryl è un tessuto adesivo di colore viola, composto da n-butil-2-cianoacrilato, che, applicato sulla pelle, permette di indurirsi quasi completamente a contatto con i liquidi fisiologici.

    Histoacryl per lacerazioni
    Histoacryl per lacerazioni
    www.aesculapusa.com

    Viene usato molto frequentemente in medicina d’urgenza, pronto soccorso, oculistica ed odontoiatria.
    I suoi utilizzi permettono la chiusura di incisioni chirurgiche e di lacerazioni varie.
    Viene applicato direttamente sulla ferita, creando una pellicola che permette di compattare i bordi della lacerazione e fermare così l’eventuale fuoriuscita ematica.

    I dati pubblicati sull’utilizzo di questa sorta di “colla” la rendono una buona alternativa alla consueta sutura (per incisioni non troppo profonde) ed è risultata essere più efficace e sicuramente meno doloroso per il paziente. E’ inoltre anche meno costosa, con il rischio di causare infezioni decisamente minore.

    Queste colle sono consigliate per la chiusura della pelle in quasi tutti gli interventi pediatrici, incisioni toracoscopiche e laparoscopiche, nonché in traumi minori.
    Anche l’aspetto estetico non è da sottovalutare: infatti non persistono più i cosiddetti “punti di sutura” e la cicatrice appare sicuramente più lineare e pulita.

    XSTAT SYRINGE

    Questo dispositivo viene fornito prevalentemente ad uso militare, dove le ferite da arma da fuoco posso essere veramente molto profonde e laceranti; pertanto, si necessita di un intervento facile, veloce e soprattutto prestante, in grado di fermare celermente l’emorragia.
    La RevMedx, una startup formata da veterani di guerra e scienziati, ha creato la cosi detta siringa salvavita in policarbonato, la XSTAT, che inietta direttamente all’interno della ferita dei tamponi che si espandono a contatto con il sangue, bloccando così l’emorragia in circa 15 secondi.

    tamponi della siringa Xstat iniettati nella ferita
    tamponi della siringa Xstat iniettati nella ferita
    www.blitzquotidiano.it

    I tamponi sono chiaramente asettici e biocompatibili, composte da pasta di legno e rivestite di chitosano; ogni spugna è larga 9,8 mm, alta quattro o cinque mm, con una capacità di assorbimento di 3 millilitri di sangue o fluidi corporei. Ogni siringa contiene 92 tamponi, assorbendo così circa 300 ml di fluido per 4 ore prima del trasposto in ospedale.

     

    La RevMedx insieme alla Health and Science University dell’Oregon hanno addirittura vinto una borsa di studio sponsorizzata dalla Fondazione di Bill Gates, per sviluppare una versione della siringa che possa essere utilizzata anche in ostetricia, per bloccare le emorragie post-parto.

    Close-Up Enginnering

    Protesi della mano sensibili con l’uso di “Pelle Artificiale”

    Nei laboratori Zhenan Bao a Stanford, i ricercatori stanno strutturando nuovi materiali.
    Lo scopo è quello di creare protesi della mano sensibili con l’uso di “Pelle Artificiale”.
    La mano umana ha 17.000 unità tattili – composte di cinque grossi tipi di recettori: recettori liberi, corpuscoli di Meissner, dischi di Merkel, corpuscoli di Pacini e terminazioni di Ruffini – che ci consentono di trattenere gli oggetti e ci collegano, in un certo qual modo, al mondo fisico attraverso la pelle che, difatti, costituisce la nostra interfaccia verso il mondo esterno. Risulta semplice arrivare alla deduzione che una mano protesica o almeno quelle presenti attualmente sul mercato non possiede tale numero di sensori. Proprio partendo da questo dato effettivo alla Zhenan Bao si spera di mutare la situazione.

    Dunque: Come dare alle protesi della mano sensibilità reale?

    La risposta viene fornita dalla professoressa Bao, vincitrice di un MIT Technology Review Innovator Under 35 nel 2003 e docente di ingegneria chimica alla Stanford University, che ha trascorso un decennio cercando di sviluppare un materiale che riproduca la capacità della pelle di flettere e prima tra tutte quella di guarire e fungere da rete di sensori finalizzati a trasmette segnali tattili, temperatura e dolore al cervello.

    Le aree di ricerca del Gruppo Bao includono la sintesi di materiali organici e polimerici, design organico, dispositivi elettronici e lo sviluppo di applicazioni per l’elettronica organica. Il loro approccio è multidisciplinare e coinvolge competenze in ambito chimico, dell’ingegneria biomedica, scienza dei materiali, fisica ed ingegneria elettrica. I dispositivi di interesse attuale sono transistor organici e nanotubi di carbonio a film sottile, celle fotovoltaiche organiche, sensori biologici e interruttori molecolari.

    Espositore sensori per Protesi della Mano
    Ogni dito su questa mano espositore in legno è dotato di un sensore di contatto elastico collegato a conduttori elettrici che trasportano i dati ad un centro di controllo elettronico flessibile sul palmo | Close-up Engineering

    Questi dispositivi sono utilizzati come strumenti di caratterizzazione per gli studi fondamentali di trasporto di carica e fotofisica. Essi sono anche di interesse pratico per l’elettronica su scala nanometrica, fonti energetiche alternative a basso costo e la vasta area dei circuiti flessibili in plastica.

    Lo scopo?

    Creare un tessuto integrato con sensori che ricoprendo la protesi della mano è in grado di replicare alcune delle funzioni sensoriali della pelle in modo da contribuire ad alleviare, tra tutte le limitazioni di un arto protesico, una delle sintomatologie più diffuse in coloro che si trovano a convivere con la mancanza di un arto: la sindrome dell’arto fantasma.

    Zhenan BaoQuesta è la prima volta che un materiale simil-pelle flessibile è capace di rilevare la pressione e trasmettere un segnale ad un componente del sistema nervoso

    Il cuore della tecnica?

    Una costruzione a due strati.
    Lo strato superiore crea un meccanismo di rilevamento della pressione e lo strato inferiore agisce come un circuito per trasportare segnali elettrici e tradurli in stimoli biochimici compatibili con le cellule nervose. Close-up EnginneringPer creare questo nuovo materiale che funga come pelle artificiale per la protesi della mano, i ricercatori del gruppo Bao sono riusciti a mescolare e compattare diversi “ingredienti” in modo da rendere il tessuto robusto e capace di ripararsi in tempi rapidi. Il componente principale è un polimero plastico composto da lunghe catene di molecole unite da legami a idrogeno. Questi legami molecolari sono relativamente facili da spezzare ma quando vengono nuovamente in contatto, permettono  un rapido raggruppamento delle molecole “rigenerando” la struttura originale.
    Questa base polimerica dona inoltre al materiale il vantaggio di risultare morbido e flessibile. In laboratorio i ricercatori hanno aggiunto a questo mix polimerico delle sferette di nickel grandi pochi micron. Queste micro-sfere non solo rendono il tessuto più resistente, ma incrementano notevolmente la conducibilità elettrica del materiale grazie all’uso di piccole punte presenti sulle sferette capaci di concentrare il campo elettrico e rendere così più facile lo scorrimento degli elettroni nel materiale. Tale tessuto dunque può essere utilizzato ed insidiato sulle protesi della mano come sensore per riprodurre in formato digitale il senso del tatto. Il cardine su cui si regge il tatto artificiale sono le micro-sfere di nickel che facilitano il percorso degli elettroni: “rimbalzando” da una sfera all’altra, gli elettroni possono così spostarsi più facilmente nel polimero.Close-up Enginnering Imprimendo una piccola pressione sulla “pelle artificiale”, il gap fra le sfere muta alterando quindi la conducibilità elettrica. Monitorando il flusso di corrente elettrica che attraversa il materiale è possibile dunque stabilire se la pelle artificiale è sottoposta a tensioni o pressioni: questo rende possibile “percepire”  ad esempio la pressione corrispondente alla stretta di mano. Per analizzare la sensibilità i ricercatori hanno innestato il tessuto su un piccolo manichino concludendo così la grande utilità di questo materiale per la realizzazione di protesi della mano.

    Close-up EnginneringIn conclusione il test sicuramente più notevole riguarda la capacità di “guarigione”: dopo aver applicato una leggera pressione si è osservato che in pochi secondi il materiale aveva recuperato il 75% della resistenza e conduttività originale. In meno di mezz’ora poi il materiale era tornato intatto: un’abilità spettacolare se paragonata a quella della pelle umana il cui self-repair impiega almeno qualche giorno.

    Non ci resta che attendere ulteriori sviluppi in merito a quest’intuizione portentosa che ha generato un’idea che si dimostrerà vincente.


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