Bandages zijn geweldig voor het bedekken van wonden, maar ze zouden veel nuttiger zijn als ze ook infecties zouden kunnen detecteren.

Door nanosensoren in te bedden in de vezels van een verband, University of Rhode Island-assistent-professor Daniel Roxbury en voormalig URI-afgestudeerde student Mohammad Moein Safaee hebben een continue, niet-invasieve manier om een ​​infectie in een wond op te sporen en te controleren.

"Enkelwandige koolstofnanobuisjes in het verband zullen een infectie in de wond kunnen identificeren door concentraties van waterstofperoxide te detecteren, ' zei Roxbury.

Tot nu, de uitdaging bij het gebruik van nanobuisjes voor dit doel was om ze op een biocompatibele manier te immobiliseren, zodat ze gevoelig blijven voor hun omgeving, volgens Roxbury.

"De microvezels die de koolstofnanobuisjes inkapselen, vervullen beide taken, " zei Roxbury. "De nanobuisjes logen niet uit het materiaal, toch blijven ze gevoelig voor waterstofperoxide in de wonden."

Het "slimme verband" zal worden gecontroleerd door een geminiaturiseerd draagbaar apparaat, die draadloos (optisch) het signaal van de koolstofnanobuisjes in het verband detecteert. Het signaal kan vervolgens worden verzonden naar een apparaat van het type smartphone dat vervolgens automatisch de patiënt of een zorgverlener waarschuwt.

"Dit apparaat zal uitsluitend worden gebruikt voor diagnostische doeleinden, "zei Roxbury. "Echter, de hoop is dat het apparaat een infectie in een vroeg stadium zal diagnosticeren, minder antibiotica nodig en het voorkomen van drastische maatregelen, zoals amputatie van ledematen. We denken dat dit vooral nuttig is bij mensen met diabetes, waar het beheer van chronische wonden routine is."

De technologie achter de slimme bandage wordt verder beschreven in een artikel gepubliceerd in Geavanceerde functionele materialen . Roxbury, Safaee en URI-promovendus Mitchell Gravely schreven het artikel.

Safaee, die in december 2020 zijn doctoraat in de chemische technologie aan URI behaalde, leerde hoe je polymeervezels kon maken als student voordat hij naar URI kwam.

"Professor Roxbury was een groot voorstander van het idee om draagbare technologieën te ontwerpen op basis van koolstofnanobuisjes en ik was verheugd om het voortouw te nemen in het project, ' zei Safaee.

Werken in Roxbury's NanoBio Engineering Laboratory in het Fascitelli Center for Advanced Engineering, Safaee gebruikte verschillende geavanceerde technologieën om het verband te realiseren.

"We hebben een microfabricageproces ontworpen en geoptimaliseerd om nanosensoren precies in de individuele vezels van een textiel te plaatsen, " zei Safaee. "We gebruikten geavanceerde microscopen om de structuur van de materialen die we produceerden te bestuderen. Ik gebruikte ook een zelfgebouwde, nabij-infraroodspectrometer om de optische eigenschappen van het textiel te optimaliseren."

De volgende fase van het project omvat de verificatie dat de verbanden goed functioneren in een petrischaal met levende gekweekte cellen die in wonden zouden worden aangetroffen.

"Deze cellen die we gaan gebruiken, staan ​​bekend als fibroblasten en macrofagen (witte bloedcellen) die waterstofperoxide produceren in aanwezigheid van pathogene bacteriën, "zei Roxbury. "Als alles goed gaat, we gaan over op 'in vivo'-testen bij muizen. Op dat punt, we zouden een medewerker vinden die gespecialiseerd is in deze dierwondmodellen."

Het testen was gericht op kleine verbandmonsters, maar de technologie kan gemakkelijk worden toegepast op veel grotere verbanden.

"Er is echt geen beperking qua grootte, "zei Roxbury. "In feite, deze technologie zal het nuttigst zijn in grote verbanden. Grotere verbanden kunnen lastiger zijn om te verwijderen en opnieuw aan te brengen, maar ons apparaat hoeft niet te worden verwijderd om detectie mogelijk te maken."

Terwijl Roxbury verder gaat met het project, Safaee is verhuisd naar het Massachusetts Institute of Technology voor een postdoctorale functie.

"Ik trad toe tot het Furst Lab in de afdeling chemische technologie van het MIT om mijn onderzoek op het gebied van moleculaire diagnostiek en screeningtechnologieën vooruit te helpen en te diversifiëren, " zei Safaee. "Ik zal specifiek werken aan het ontwerpen van screeningtechnologieën met een hoge doorvoer op basis van nanomaterialen voor point-of-care-diagnostiek en toepassingen voor het ontdekken van geneesmiddelen."

Safaee is dankbaar voor de ervaring die hij heeft opgedaan bij URI.

"Ik heb onschatbare vaardigheden geleerd bij URI, inclusief nabij-infraroodmicroscopie en spectroscopie, fabricage van nanomaterialen, en optische instrumentatie, die me allemaal hebben geholpen om een ​​onafhankelijke wetenschapper te worden op het gebied van nanobiotechnologie, ’ zei Safaee.