Les chercheurs de la Keck School of Medicine de l’USC codirigent un effort visant à développer des bandages électroniques avancés et d’autres outils pour améliorer la surveillance et la guérison des plaies chroniques.
Les plaies chroniques, qui comprennent les ulcères diabétiques, les plaies chirurgicales, les escarres et d’autres problèmes, sont plus mortelles que beaucoup de gens ne le pensent. Les patients souffrant de plaies chroniques ont un taux de survie à cinq ans d’environ 70 %, pire que celui du cancer du sein, du cancer de la prostate et d’autres maladies graves. Le traitement des blessures est également coûteux, coûtant environ 28 milliards de dollars chaque année rien qu’aux États-Unis.
Une équipe de chercheurs de la Keck School of Medicine de l’USC et du California Institute of Technology (Caltech) développe une série de technologies de pointe pour révolutionner le soin des plaies, notamment des bandages intelligents qui détecteraient et réagiraient automatiquement aux conditions changeantes à l’intérieur d’une plaie. . Ces pansements de haute technologie fourniraient des données continues sur la guérison et les complications potentielles, notamment les infections ou les inflammations anormales, et pourraient administrer des médicaments ou d’autres traitements en temps réel.
Soutenue en partie par les National Institutes of Health, l’équipe USC-Caltech a développé et testé un bandage intelligent sur des modèles animaux dans le cadre d’une étude de validation de principe. Ils ont maintenant publié une revue de cette recherche, ainsi que d’autres travaux de pointe sur la surveillance et le traitement des plaies effectués dans le monde, dans la revue Nature Materials. L’examen évalue également les défis et les prochaines étapes pour fournir ces technologies aux patients, y compris les perspectives d’approbation réglementaire et de commercialisation.
« Nous créons un nouveau type de « cyber-peau » qui peut aider ces blessures à guérir, tout en les mesurant et en les gérant en cours de route », a déclaré le co-auteur principal David G. Armstrong, PhD, DPM, professeur de chirurgie et neurologie. chirurgie à la Keck School of Medicine et codirecteur de la Southwestern Academic Limb Salvage Alliance (SALSA). « Cet article combine ces connaissances récentes pour tracer la voie à suivre dans le domaine de la cicatrisation des plaies, afin que nous puissions agir rapidement pour aider nos patients à se rétablir. »
Pour perfectionner la technologie des bandages intelligents, Armstrong et son équipe ont exploité de nouvelles avancées dans les domaines de la science des matériaux, de la nanotechnologie, de la santé numérique et bien plus encore. D’autres changements récents, notamment un financement accru pour la recherche sur la cicatrisation des plaies et une voie améliorée vers l’approbation réglementaire, ont également ouvert la voie au progrès.
« Nous avons développé des bandages intelligents de nouvelle génération capables de surveiller sans fil des biomarqueurs métaboliques et inflammatoires cruciaux dans les fluides des plaies », a déclaré Wei Gao, PhD, professeur adjoint de génie médical à Caltech et co-auteur principal de l’article.
« À l’avenir, ces collaborations interdisciplinaires entre scientifiques, ingénieurs et experts cliniques, avec les patients au centre, joueront un rôle crucial dans l’amélioration des résultats en matière de soins des plaies. »
Des pansements intelligents nouvelle génération
Alors que les plaies aiguës évoluent selon un processus typique de blessure, d’inflammation et de cicatrisation, les plaies chroniques sont plus complexes et moins prévisibles. Ils comportent un risque d’infection plus élevé, peuvent prendre plus de temps à guérir et peuvent entraîner une amputation ou des complications potentiellement mortelles, telles qu’une septicémie.
Un remède potentiel est une nouvelle technologie de bandage intelligent qui peut faciliter, et même participer, au processus de guérison. Au lieu d’appliquer un pansement passif sur la plaie d’un patient, les cliniciens pourraient bientôt utiliser une technologie sans fil qui détecte les inflammations, les infections ou les problèmes de circulation sanguine, puis alerte les patients et les prestataires de soins via Bluetooth tout en administrant un traitement en temps réel. Armstrong et son équipe ont testé la nouvelle technologie sur des modèles animaux, avec des résultats prometteurs.
« Ce système en boucle fermée peut identifier un problème, le diagnostiquer automatiquement et proposer une solution, le tout sous la surveillance du patient et du clinicien », a-t-il déclaré.
Les bandages intelligents sont fabriqués à partir d’une variété de matériaux de pointe, notamment des matériaux bioélectroniques, qui peuvent faciliter la guérison en fournissant une stimulation électrique aux tissus et aux cellules. Beaucoup incorporent des hydrogels avancés, mous, flexibles et capables de stocker et de libérer des médicaments en réponse au pH, à la température ou à d’autres facteurs environnementaux.
Les pansements de nouvelle génération contiennent également divers types de capteurs capables de détecter les changements dans le microenvironnement d’une plaie. Les capteurs électrochimiques peuvent mesurer la présence de protéines, d’anticorps, de nutriments et d’électrolytes, tandis que les capteurs optiques peuvent surveiller la température, le pH et les niveaux d’oxygène. Les capteurs d’imagerie, notamment la photographie, l’échographie et l’imagerie par fluorescence, peuvent détecter les infections bactériennes et mesurer la profondeur et le volume d’une plaie pour suivre la progression de la guérison.
Dans leur examen des nouvelles technologies, les chercheurs soulignent plusieurs obstacles qui nécessitent une attention particulière avant que les bandages intelligents puissent entrer dans la pratique médicale standard. D’une part, de nombreux systèmes médicaux utilisent des approches obsolètes en matière de soins des plaies, telles que l’évaluation visuelle et la classification des plaies sans critères standardisés (ce qui peut donner lieu à des évaluations imprécises ou peu fiables). L’intégration de bandages intelligents nécessiterait donc une refonte significative des normes actuelles dans le domaine.
“Bien que l’idée d’un pansement qui nous aiderait selon nos besoins, quand nous en avons besoin, ait du sens pour nous, elle doit également avoir du sens pour nos collègues de la FDA”, a déclaré Armstrong.
L’obtention de l’approbation réglementaire de la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis pour les bandages intelligents est également complexe. La FDA offre une flexibilité pour l’approbation des produits de soin des plaies qui combinent plusieurs thérapies (par exemple, délivrant à la fois des antibiotiques et une stimulation électrique). Mais pour obtenir une autorisation spéciale, les chercheurs doivent collecter une grande quantité de données précliniques et cliniques. C’est l’objectif permanent de l’équipe de recherche USC-Caltech.
Mesurer et gérer les plaies
Une fois les données collectées par un bandage intelligent, elles peuvent être traitées et analysées avec des outils d’apprentissage automatique qui permettent une surveillance et des soins rapides et efficaces, soit au cabinet du médecin, soit à distance.
Armstrong compare cette nouvelle approche à la détection d’un taux de cholestérol élevé aux premiers stades d’une maladie cardiaque, permettant ainsi un traitement avec une statine.
« Ce qui est étonnant, c’est qu’en matière de cicatrisation des plaies, nous n’avons pas utilisé ces mesures provisoires. Tout ce que nous avons fait équivaut à mesurer quelqu’un en pleine crise cardiaque », a-t-il déclaré. « Le développement de ces diagnostics compagnons provisoires est essentiel. »
Des soins plus adaptés aux plaies peuvent non seulement sauver des vies, mais également améliorer la qualité de vie de nombreux patients. Environ la moitié des personnes souffrant de plaies chroniques répondent aux critères diagnostiques de la dépression clinique et nombre d’entre elles sont quotidiennement confrontées à de sérieux problèmes de mobilité, de douleur et de soins des plaies.
« Nous voulons maximiser les journées sans ulcères, sans hospitalisation et riches en activités pour nos patients », a déclaré Armstrong.
Ensuite, lui et son équipe étudient une nouvelle approche du soin des plaies qui utilise la technologie des ultrasons pour guider l’administration du traitement par thérapie génique. L’objectif est de stimuler la croissance des vaisseaux sanguins dans les muscles du mollet, ce qui pourrait contribuer à réduire le risque d’amputation chez les patients souffrant d’ulcères de jambe.
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