بانداژ هوشمند با انرژی بی‌سیم برای مراقبت از زخم بدون دارو
به گزارش سیناپرس همدان، به گفته دانشمندان، نسل جدیدی از بانداژهای هوشمند با انرژی بی‌سیم و سازگار با محیط زیست می‌تواند به بیماران مبتلا به زخم‌های بهبود نیافته کمک کند تا از عفونت جلوگیری کنند.
این باند می تواند به بهبود کیفیت زندگی افرادی که با زخم های مزمن غیر التیام بخشی زندگی می کنند، کمک کند، زخم هایی که در حال حاضر اغلب به تمیز کردن و درمان دردناک نیاز دارند. زخم های التیام نیافته می توانند از عوارض جانبی برخی داروها یا عوامل سلامتی مانند دیابت، سرطان یا رگ های خونی آسیب دیده باشند.
تیمی از محققان بریتانیایی و فرانسه اولین بانداژ در نوع خود را ساختند که با دیودهای ساطع کننده نور (LED) تعبیه شده است تا زخم ها را در نور ماوراء بنفش استریل کنند و از رشد باکتری ها بدون استفاده از داروهایی مانند آنتی بیوتیک ها جلوگیری کند.
نور ماوراء بنفش در حال حاضر به طور گسترده برای استریل کردن اشیایی مانند تجهیزات جراحی و مواد غذایی تازه استفاده می شود. درمان عفونت‌های باکتریایی در زخم‌های غیرقابل التیام با استفاده از اشعه ماوراء بنفش به جای دارو می‌تواند به کاهش رشد سویه‌های خطرناک جدید باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک معروف به ابر میکروب‌ها کمک کند.
در مقاله جدیدی که در ژورنال IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems منتشر شده است، محققان نحوه ساخت این بانداژ هوشمند و نشان دادن اثر ضد باکتریایی آن را تشریح می کنند.
آنها یک سیم پیچ القایی باریک و انعطاف پذیر ساختند که می توانست در پارچه باند ادغام شود. این سیم پیچ از تکنیکی به نام انتقال قدرت بی سیم تشدید مغناطیسی استفاده می کند تا برق LED های UV را بدون نیاز به باتری تامین کند.
در عوض، سیم پیچ القایی نیروی خود را از طریق هوا دریافت می کند که از سیم پیچ دوم متصل به شبکه برق منتقل می شود. ال‌ای‌دی‌ها را می‌توان با نگه داشتن سیم‌پیچ‌های فرستنده و گیرنده نزدیک به یکدیگر تا زمانی که درمان ضد میکروبی کامل شود، به‌طور نامحدود تغذیه کرد.
در آزمایش‌های آزمایشگاهی، محققان نمونه‌هایی از سویه‌ای از باکتری‌های گرم منفی به نام Pseudoalteromonas sp D41 را در معرض نور UV عرضه‌شده توسط بانداژ هوشمند قرار دادند. برخی از اشکال باکتری های گرم منفی می توانند باعث ایجاد طیف وسیعی از عفونت های جدی در انسان شوند.
آزمایش‌ها نشان داد که بانداژ هوشمند می‌تواند رشد Pseudoalteromonas sp D41 را بر روی سطوح لام‌ها کند کرده و متوقف کند و به طور موثر باکتری‌ها را در عرض شش ساعت از بین ببرد. محققان پیشنهاد می‌کنند که این سیستم می‌تواند در محیط‌های پزشکی برای انجام همین کار برای باکتری‌های زخم‌های مزمن و غیرقابل التیام بیماران مورد استفاده قرار گیرد.
پروفسور استیو بیبی، رئیس RAEng در فناوری های نوظهور در دانشگاه ساوتهمپتون، که یکی از نویسندگان مقاله است گفت: استفاده از نور ماوراء بنفش برای از بین بردن ویروس‌ها و باکتری‌ها به خوبی شناخته شده است و این اولین کار برای ادغام LEDهای ساطع کننده UVC در یک باند و بررسی کارایی آن است. این رویکرد می‌تواند مزایای قابل توجهی برای درمان زخم‌های پایدار داشته باشد و پیشرفت بزرگی نسبت به باندهای هوشمند معمولی است که سعی در نظارت بر وضعیت زخم دارند.
دکتر محمود واگی، از دانشکده مهندسی جیمز وات دانشگاه گلاسکو، یکی دیگر از نویسندگان این مقاله است. او سیستم انتقال برق بی سیم بانداژ هوشمند را توسعه داد.
دکتر واگی گفت: باتری های سنتی حجیم، انعطاف ناپذیر هستند و نیاز به تعویض منظم دارند. این امر استفاده از آنها را در بانداژها دشوار می کند، که باید دقیقاً با خطوط بدن بیماران مطابقت داشته باشند تا درمان قابل اعتمادی را طی چند ساعت ارائه دهند. سیستمی که ما توسعه داده‌ایم انعطاف‌پذیر است و می‌تواند به طور یکپارچه در پارچه بانداژ ادغام شود تا LEDها را تغذیه کند، که نور UV-C را در هر سطحی ارائه می‌کنند.
ما معتقدیم که باندهای هوشمند کلید مراقبت های بهداشتی آینده خواهند بود، اما باید به ردپای محیطی آنها توجه کنیم. تنها در بریتانیا، سالانه بیش از 40000 تن باتری فروخته می شود و کمتر از نیمی از آنها بازیافت می شوند. فناوری برق بی سیم ما به ابزارهای پوشیدنی مراقبت های بهداشتی اجازه می دهد تا به عنوان جایگزینی برای درمان های مبتنی بر دارو، به طور پایدار رشد کنند.
ما به همکاری در توسعه بیشتر بانداژ ادامه خواهیم داد تا حسگرهایی را که قادر به نظارت بر پیشرفت زخم‌ها هستند و همچنین آزمایش این فناوری در تنظیمات بالینی در سال‌های آینده را یکپارچه کنیم.
بانداژ هوشمند مبتنی بر فناوری است که در ابتدا توسط دکتر واگی و همکارانش از دانشگاه ساوتهمپتون توسعه داده شد. این تحقیق در مقاله دوم به نمایش گذاشته شده است که اخیراً در IEEE Transactions on Industrial Electronics منتشر شده است.
این مقاله اولین استفاده از انتقال توان بی‌سیم با تشدید مغناطیسی را برای تامین الکتریسیته به منسوجات استاندارد با استفاده از رسم یا چاپ روی صفحه نمایش می‌دهد، ویژگی که به امکان تولید بانداژ هوشمند کمک کرد.
در این مورد، نیرو به یک مقاومت الکترونیکی انعطاف‌پذیر جدید ساخته شده از نقره و کربن که روی سطح پارچه چاپ می‌شد تا به عنوان یک عنصر گرمایش پوشیدنی عمل کند، تامین شد. این سیستم می‌توانست تا دمای 60 درجه سانتی‌گراد گرم شود در حالی که 2 سانتی‌متر از فرستنده جدا می‌شد و بازدهی بیش از 50 درصد داشت.
دکتر واگی گفت: هیترها بسیار انرژی بر هستند، بنابراین بخاری هایی که با باتری کار می کنند تمایل دارند باتری ها را خیلی سریع تمام کنند یا قبل از نیاز به تغییر، مقدار متوسطی از گرما را برای مدت طولانی تری فراهم کنند.
این مقاله نشان می‌دهد که چگونه می‌توان از انتقال انرژی بی‌سیم با تشدید مغناطیسی با فرکانس بالا برای تامین انرژی یک سیستم گرمایش کارآمد ساخته شده در لباس‌ها استفاده کرد که قابل شستشو و استفاده مجدد هستند، که با باتری‌های معمولی غیرممکن است.
راندمان انتقال نیرو دو برابر گیرنده های برق بی سیم پوشیدنی قبلی است که در جاهای دیگر ساخته شده بودند. با توجه به اهمیت راه‌حل‌های گرمایشی با انرژی کارآمد، این امر فرصت‌های جدیدی را برای استفاده در کاربردهای پزشکی، لباس‌های گرم کننده که می‌توان در شرایط سرد استفاده کرد و موارد دیگر را باز می‌کند.
منبع: IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems
مترجم: کیانوش کرمی
