Fotonowy plaster z opatrunkiem wykorzystuje leczniczą moc niebieskiego światła
Znane są już antybakteryjne i przeciwzapalne właściwości niebieskiego światła, jednak obecnie finansowane przez UE konsorcjum MEDILIGHT wykorzystało je do wsparcia leczenia długo gojących się ran, takich jak te występujące u pacjentów z cukrzycą. „Celem jest uzyskanie pozachemicznego rozwiązania dla długo gojących się ran”, stwierdza koordynator projektu, Dionysios Manessis z Wydziału Technologii Integracji i Łączenia Systemów na Politechnice Berlińskiej. „Ustaliliśmy, że niebieskie światło, o którym początkowo sądzono, że sprawdza się przy odkażaniu, daje też dobre rezultaty w przypadku namnażania się keratynocytów i fibroblastów – rodzajów komórek skóry potrzebnych do zamykania się ran”. Wykorzystując unijne środki (3 mln EUR przyznane na nieco ponad trzy lata), zespół badawczy był w stanie opracować od podstaw inteligentne urządzenie mobilne. Prototyp obejmuje miękką, elastyczną folię z niebieskimi diodami LED oraz czujnikami. Umieszcza się ją w przezroczystej kieszonce na opatrunku. Do folii mocuje się niewielkie urządzenie elektroniczne zawierające płytkę drukowaną z m.in. sterownikiem LED, który reguluje intensywność niebieskiego światła, oraz mikrokontrolerem lub inteligentnym interfejsem, który pozyskuje i analizuje dane z czujników, by można było przystosować terapię światłem do indywidualnych potrzeb każdego pacjenta. „Te trzy elementy – elastyczna folia, urządzenie elektroniczne oraz opatrunek – tworzą razem jedno kompleksowe urządzenie MEDILIGHT”, wyjaśnia dr Manessis. Czujniki folii monitorują temperaturę i poziom tlenu we krwi w miejscu zranienia – poziom tlenu wskazuje, czy rana się goi, zaś podniesiona temperatura może oznaczać stan zapalny i zakażenie. Takie dane przesyłane są do urządzenia elektronicznego. Testowanie efektów terapii światłem Na pierwszych etapach leczenia napromieniowanie niebieskim światłem wstrzymuje tworzenie się kultur bakterii. Po zdezynfekowaniu rany można dostosować intensywność niebieskiego światła, by zapobiec przedwczesnemu narastaniu skóry. „Trzeba odpowiednio zsynchronizować plany terapii, aby rana nie zamknęła się przed jej odkażeniem i by całkowicie wyeliminować ryzyko uwięzienia bakterii wewnątrz rany”, opowiada dr Manessis. Badania in vitro nad różnymi szczepami bakterii wykazały, że niebieskie światło może zapobiegać mnożeniu się kilku szczepów powszechnie występujących w zakażonych ranach, a także że zabija niektóre rodzaje bakterii. „Wpływ niebieskiego światła na namnażanie się komórek skóry przetestowano in vitro, wykorzystując światło o różnej intensywności i długości fali, jak również in vivo – na myszach”. Jak mówi dr Manessisa, to działanie zostało opatentowane. Innowacyjne materiały i oprogramowanie Największym problemem technicznym okazało się zminimalizowanie utraty światła, tak by wystarczająca ilość niebieskiego światła docierała do rany, a także dopilnowanie, by ciepło wytwarzane przez diody LED było skutecznie rozpraszane. „Diody LED mogą wytwarzać ciepło, zaś temperatura może wzrosnąć do 42–50 stopni, w zależności od długości terapii świetlnej”, wyjaśnia dr Manessis. Aby rozwiązać ten problem, partner konsorcjum, francuska firma URGO, opracował nowe materiały opatrunkowe. Zaprojektowano też i wyprodukowano zaawansowaną folię, która ułatwia kontrolę ciepła. W ramach projektu opracowano ponadto innowacyjny interfejs do przechwytywania danych z czujników oraz nowe oprogramowanie, aby przesyłać dane bezprzewodowo na smartfona w celu ich oceny i dostosowania terapii. Opracowano również prototyp funkcjonalny elastycznej folii, którą można nosić pod stopą w specjalnym bucie – jest ona połączona bezprzewodowo z urządzeniem elektronicznym i steruje się nią za pośrednictwem aplikacji na smartfona, którą obsługiwać może pracownik opieki zdrowotnej. Na kolejnym etapie prac firma URGO prowadzić będzie badania kliniczne z udziałem ludzi – osób zdrowych i chorujących na cukrzycę – by wprowadzić produkt na rynek.
Słowa kluczowe
MEDILIGHT, zdrowie, cukrzyca, rany, diody LED, optyka, fotonika, niebieskie światło
