Distúrbios circulatórios, diabetes ou ficar deitado na mesma posição por longos períodos podem causar feridas crônicas que não cicatrizam. Quase não existem opções de tratamento eficazes. Uma equipe de pesquisa em ciência de materiais da Kiel University (CAU), juntamente com colegas do University Medical Center Schleswig-Holstein (UKSH), Harvard Medical School, NÓS., e a Dankook University na Coreia do Sul, desenvolveu um adesivo para feridas com funções de cura aprimoradas que podem ser adaptadas individualmente para cada paciente. O adesivo impresso em 3D tem propriedades antibacterianas, fornece oxigênio e umidade para a ferida, e apóia a formação de novos tecidos. As propriedades são ativadas e controladas por irradiação. Os cientistas da ciência dos materiais e da medicina recentemente apresentaram seu conceito na revista científica Materiais Funcionais Avançados , onde apareceu como a história de capa.

A base do patch recentemente desenvolvido é um hidrogel médico. Devido ao seu alto teor de água de 90 por cento e espaçamento comparativamente grande na microescala, o adesivo pode fornecer o tratamento ideal para feridas secas crônicas. Contudo, o componente mais importante são as micropartículas de óxido de zinco antibacterianas, que reagem à luz e foram desenvolvidos pelos pesquisadores da ciência dos materiais em Kiel. Junto com uma equipe do Hospital Brigham and Women's da Harvard Medical School, Boston, eles encontraram uma maneira de aplicar proteínas especiais às micropartículas. Essas proteínas são ativadas com luz verde compatível com as células, e assim estimular a formação de novos vasos sanguíneos. A melhora na circulação sanguínea dá origem a novos tecidos, o que permite que a ferida se feche.

"Ao controlar os efeitos do patch com luz, podemos adaptar o curso e a dosagem do tratamento às necessidades individuais dos pacientes, "disse Rainer Adelung, Professor de Nanomateriais Funcionais no Instituto de Ciência de Materiais da Universidade de Kiel e porta-voz do Grupo de Treinamento em Pesquisa "Materiais para o Cérebro". A ciência dos materiais se refere a isso como um material "inteligente", que reage independentemente a estímulos externos e pode ser controlado por eles. Já existem patches de hidrogel que funcionam da mesma forma, que também podem ser ativados de forma direcionada - mas seus efeitos terapêuticos são desencadeados por calor ou sinais elétricos. "Contudo, esses conceitos têm a desvantagem de que a ferida também aquece e os hidrogéis começam a se desintegrar, "explicou Adelung.

A equipe de pesquisa espera que, a longo prazo, clínicas podem produzir seu multifuncional, patches controláveis ​​usando uma impressora 3D, e ativar os adesivos diretamente em pacientes com muito brilho, LEDs verdes. "A forma do adesivo, bem como a concentração das partículas de óxido de zinco e o tipo de proteína podem ser ajustados individualmente por impressão 3D, "disse o primeiro autor, Dr. Leonard Siebert, que acabou de concluir seu doutorado. em métodos inovadores de impressão 3D na Kiel University. Durante uma estadia de pesquisa de vários meses na renomada Harvard Medical School em Boston, o cientista de materiais pesquisado no grupo de trabalho do professor Su Ryon Shin, que produz hidrogéis médicos usando impressoras 3D biológicas especiais. "Nossas partículas têm formato tetrapodal, ou seja, eles consistem em vários 'braços. "Isso significa que muitas de nossas proteínas importantes podem ser aplicadas a eles, mas eles não cabem nos bicos de impressão convencionais, "disse Siebert para descrever um dos desafios de sua abordagem. Em Boston, ele finalmente desenvolveu um método para imprimir as partículas de óxido de zinco de seu grupo de trabalho em Kiel junto com os hidrogéis.

Além disso, os cientistas de materiais de Kiel trabalharam em estreita colaboração com o professor Helmut Fickenscher, um especialista em medicina de infecções no CAU e no University Medical Center Schleswig-Holstein (UKSH). Ele e sua equipe testaram as propriedades antibacterianas do adesivo:eles o colocaram em um biofilme bacteriano por 72 horas e descobriram que a bactéria não se prolifera em um raio de vários milímetros ao redor do adesivo. "Para este teste, usamos dois germes de ferida típicos com duas estruturas totalmente diferentes:Staphylococcus aureus e Pseudomonas aeruginosa. O adesivo demonstrou um efeito terapêutico para ambos os tipos fundamentais, o que sugere um efeito universal, "resumiu o Dr. Gregor Maschkowitz, microbiologista médico do UKSH. Outros testes in vivo foram conduzidos no NBM Global Research Center for Regenerative Medicine na Dankook University, Coreia do Sul. Os resultados iniciais também indicam boa tolerabilidade do adesivo e melhora na cicatrização de feridas.

"Este patch é um conceito estimulante para a medicina personalizada, para tratar as pessoas que usam tratamentos personalizados com a mesma precisão, eficaz e suavemente possível. É um exemplo tangível do potencial promissor de colaboração entre a medicina e a ciência dos materiais, que se tornará cada vez mais importante no futuro, "disse o professor Fickenscher sobre o projeto de cooperação interdisciplinar. Agora que os testes iniciais mostraram que seu conceito funciona bem em princípio, os pesquisadores querem melhorar ainda mais o controle do uso da luz, para que os pacientes possam receber tratamento personalizado de feridas ainda mais eficaz no futuro.