stoornissen in de bloedsomloop, diabetes of langdurig in dezelfde houding liggen kunnen allemaal leiden tot chronische wonden die niet genezen. Er zijn nauwelijks effectieve behandelingsopties. Een materiaalwetenschappelijk onderzoeksteam van de Kiel University (CAU), samen met collega's van het Universitair Medisch Centrum Schleswig-Holstein (UKSH), Harvard Medical School, ONS., en Dankook University in Zuid-Korea, heeft een wondpleister ontwikkeld met verbeterde helende functies die voor elke patiënt individueel kan worden aangepast. De 3D-geprinte patch heeft antibacteriële eigenschappen, voorziet de wond van zuurstof en vocht, en ondersteunt de vorming van nieuw weefsel. De eigenschappen worden geactiveerd en gecontroleerd door bestraling. De wetenschappers van materiaalkunde en geneeskunde presenteerden onlangs hun concept in het wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde functionele materialen , waar het gekenmerkt als de cover story.

De basis van de nieuw ontwikkelde pleister is een medische hydrogel. Vanwege het hoge watergehalte van 90 procent en de relatief grote afstand op microschaal, de pleister kan een optimale zorg bieden voor chronische droge wonden. Echter, het belangrijkste bestanddeel zijn antibacteriële zinkoxide microdeeltjes, die op licht reageren en zijn ontwikkeld door de materiaalwetenschappelijke onderzoekers in Kiel. Samen met een team van het Brigham and Women's Hospital van de Harvard Medical School, Boston, ze vonden een manier om speciale eiwitten op de microdeeltjes aan te brengen. Deze eiwitten worden geactiveerd met celvriendelijk groen licht, en daardoor de vorming van nieuwe bloedvaten stimuleren. Door de verbeterde bloedcirculatie ontstaat nieuw weefsel, waardoor de wond kan sluiten.

"Door de effecten van de patch met licht te beheersen, we kunnen het verloop en de dosering van de behandeling aanpassen aan de individuele behoeften van patiënten, " zei Rainer Adelung, Hoogleraar functionele nanomaterialen aan het Institute for Materials Science aan de Kiel University en woordvoerder van de Research Training Group "Materials for Brain". Materiaalwetenschap noemt dit een "slim" materiaal, die onafhankelijk reageert op externe prikkels en daardoor kan worden bestuurd. Er bestaan ​​al gelijk functionerende hydrogelpleisters, die ook gericht kunnen worden geactiveerd, maar hun therapeutische effecten worden geactiveerd door warmte of elektrische signalen. "Echter, deze concepten hebben het nadeel dat de wond ook opwarmt en de hydrogels beginnen te desintegreren, ’ legde Adelung uit.

Het onderzoeksteam hoopt dat op de lange termijn, klinieken zijn multifunctionele, regelbare patches zelf met behulp van een 3D-printer, en activeer de pleisters direct op patiënten met zeer heldere, groene LED's. "De vorm van de pleister, evenals de concentratie van de zinkoxidedeeltjes en het type eiwit kunnen individueel worden aangepast door 3D-printen, " zei eerste auteur Dr. Leonard Siebert, die net zijn Ph.D. over innovatieve 3D-printmethoden aan de Universiteit van Kiel. Tijdens een onderzoeksverblijf van enkele maanden aan de gerenommeerde Harvard Medical School in Boston, de materiaalwetenschapper onderzocht in de werkgroep van professor Su Ryon Shin, die medische hydrogels maakt met behulp van speciale biologische 3D-printers. "Onze deeltjes hebben een tetrapodale vorm, d.w.z. ze bestaan ​​uit meerdere 'armen'. Dit betekent dat veel van onze belangrijke eiwitten erop kunnen worden toegepast, maar ze passen niet door conventionele printsproeiers, " zei Siebert om een ​​van de uitdagingen van hun aanpak te beschrijven. In Boston, uiteindelijk ontwikkelde hij een methode om samen met de hydrogels de zinkoxidedeeltjes uit zijn Kiel-werkgroep te printen.

In aanvulling, de materiaalwetenschappers van Kiel werkten nauw samen met professor Helmut Fickenscher, een specialist in infectiegeneeskunde aan de CAU en het Universitair Medisch Centrum Schleswig-Holstein (UKSH). Hij en zijn team testten de antibacteriële eigenschappen van de pleister:ze zetten hem 72 uur op een bacteriële biofilm en ontdekten dat de bacteriën zich niet vermenigvuldigen binnen een straal van enkele millimeters rond de pleister. "Voor deze toets we gebruikten twee typische wondkiemen met twee totaal verschillende structuren:Staphylococcus aureus en Pseudomonas aeruginosa. De pleister vertoonde een therapeutisch effect voor beide fundamentele typen, wat een universeel effect suggereert, " vatte Dr. Gregor Maschkowitz samen, medisch microbioloog aan de UKSH. Verdere in vivo tests werden uitgevoerd bij het NBM Global Research Center for Regenerative Medicine aan de Dankook University, Zuid-Korea. De eerste resultaten daar wijzen ook op een goede verdraagbaarheid van de pleister en een verbeterde wondgenezing.

"Deze patch is een opwindend concept voor gepersonaliseerde geneeskunde, om mensen met behandelingen op maat zo precies te behandelen, effectief en voorzichtig mogelijk. Het is een tastbaar voorbeeld van het veelbelovende potentieel van samenwerking tussen geneeskunde en materiaalkunde, die in de toekomst steeds belangrijker zullen worden, " zei professor Fickenscher over het interdisciplinaire samenwerkingsproject. Nu de eerste tests hebben aangetoond dat hun concept in principe goed werkt, de onderzoekers willen de besturing met licht nog verder verbeteren, zodat patiënten in de toekomst een nog effectievere gepersonaliseerde wondbehandeling kunnen krijgen.