Phosphoreszierende Glühen von "intelligenten" Verband " emittiert

Inspiriert von verwundeten Krieger , new paint-on , durchsichtigen Verband schützt nicht nur Wunden und schwere Verbrennungen , sondern ermöglicht die direkte Messung der Sauerstoffversorgung des Gewebes .


Die transparente Flüssigkeit Bandage zeigt eine quantitative , Sauerstoffzufuhr empfindlichen Farbtabelle , die leicht mit einer einfachen Kamera oder Smartphone erworben werden können.
Credit: Li / Wellman Center for Photomedicine .

Inspiriert von dem Wunsch, verwundete Soldaten zu helfen , ein internationales , multidisziplinäres Team von Forschern unter Leitung von Dozent Conor L. Evans am Wellman Center for Photomedicine des Massachusetts General Hospital (MGH ) und der Harvard Medical School (HMS) geführt hat, eine paint-on erstellt , durchsichtigen , "smart" Verband , die Sauerstoffversorgung des Gewebes Konzentration einer Wunde zeigen an glüht. Da Sauerstoff spielt eine kritische Rolle bei der Heilung , Abbildung dieser Ebenen in schweren Wunden und Verbrennungen können helfen, den Erfolg der Operationen deutlich verbessern , um Gliedmaßen und Körperfunktionen wieder herzustellen. Die Arbeit wurde in der optischen Society (OSA) veröffentlicht Open-Zugang Zeitschrift Biomedical Optics Express .

"Informationen über Sauerstoffversorgung des Gewebes ist klinisch relevant , ist aber oft nicht zugänglich durch einen Mangel an genauen und nicht-invasive Messungen ", erklärte der Hauptautor Zongxi Li, ein HMS wissenschaftlicher Mitarbeiter an Evans ' Team.

Nun, die "smart" Verband von dem Team entwickelt eine direkte , nicht-invasiven Messung der Sauerstoffversorgung des Gewebes durch die Kombination von drei einfachen , kompakten und kostengünstigen Komponenten: ein helles Sensor -Molekül mit einer langen Lebensdauer und Phosphoreszenz geeignete Dynamikbereich ; ein Verbandmaterial mit dem Sensor -Molekül, das auf der Oberfläche der Haut , um eine luftdichte Abdichtung zu bilden entspricht compatible; und eine Abbildungsvorrichtung , die die Erfassung der sauerstoffabhängigen Signale von der Verband mit hohem Signal-Rausch-Verhältnis .

Diese Arbeit ist Teil des Teams Langzeitprogramm ", um eine Sensing , Überwachung und Veröffentlichung Therapeutics (SMART ) Verband für eine bessere Versorgung von Patienten mit akuten oder chronischen Wunden zu entwickeln ", sagt Evans, Senior-Autor auf dem Biomedical Optics Express Papier.

Wie genau funktioniert eine "intelligente" Verband zu arbeiten?

Für den Anfang ist der Verband nicht-so- geheimen Schlüssel Zutat ist Phosphore - Moleküle, die Licht absorbieren und dann geben sie über ein Verfahren, wie Phosphoreszenz bekannt.

Phosphoreszenz wird von vielen auf einer täglichen Basis begegnet - von glow- in -the-dark Zifferblätter auf Uhren , um T-Shirt mit Schriftzug . " Wie schön unsere phosphoreszierende Moleküle emittieren Licht hängt davon ab, wie viel Sauerstoff vorhanden ist ", sagte Li . "Als die Sauerstoffkonzentration verringert wird, die Leuchtstoffe leuchten länger und heller. " Um die Bandage einfach zu interpretieren zu machen, das Team eingearbeitet eine grüne Sauerstoff - unempfindlichen Referenzfarbstoff , so dass Änderungen der Sauerstoffversorgung des Gewebes werden als Grün-zu - Rot -Farbtabelle angezeigt.

Der Verband wird von " Malerei" es auf der Oberfläche der Haut als eine viskose Flüssigkeit , die an einen festen Dünnfilm innerhalb einer Minute trocknet angewendet . Sobald die erste Schicht getrocknet ist , wird eine transparente Sperrschicht dann oben auf sie aufgebracht , um den Film zu schützen und verlangsamen die Geschwindigkeit der Sauerstoffaustausch zwischen der Bandage und der Raumluft - die an den Verband empfindlich auf den Sauerstoff im Gewebe.

Das letzte Stück beinhaltet eine kamerabasierte Auslesegerät , das zwei Funktionen erfüllt : es bietet einen Ausbruch von Anregungslicht , das die Emission der Leuchtstoffe im Inneren der Verband löst und dann Emission der Leuchtstoffe " zeichnet sie . " Abhängig von der Kamera -Konfiguration , können wir entweder die Helligkeit oder Farbe des emittierten Lichts über den Verband oder die Änderung der Helligkeit über die Zeit zu messen ", sagte Li . " Diese beiden Signale können verwendet werden , um eine Sauerstoffanreicherung Karte zu erstellen. " Das emittierte Licht von dem Verband ist hell genug , dass es mit einem normalen Kamera oder Smartphone kann erworben werden - die Möglichkeit eröffnet, auf ein tragbares und immer einsatzbereit Gerät.

Immediate -Anwendungen und zukünftige Ziele

Immediate -Anwendungen für den Sauerstoff -Sensing- Verband gehören die Überwachung von Patienten mit einem Risiko für die Entwicklung ischämischer (eingeschränkte Blutversorgung) Bedingungen , postoperative Überwachung von Hauttransplantaten oder Klappen , und Burn- Tiefenbestimmung als Leitfaden für chirurgisches Debridement - die Beseitigung von toten oder beschädigt Gewebe aus dem Körper .

"Der Bedarf für eine zuverlässige , präzise und einfach zu bedienende Methode zur schnellen Beurteilung der Durchblutung der Haut für Patienten bleibt eine klinische Notwendigkeit", sagte Co-Autor Samuel Lin, ein HMS Associate Professor für Chirurgie an der Diakonisse Beth Israel Medical Center. " Plastische Chirurgen kontinuierlich den Zustand der Blutfluss in der Haut zu überwachen, damit die Flüssigkeit - Verband Sauerstoffsensorist ein wichtiger Schritt in Richtung Verbesserung der Patientenversorgung im Bereich des GefäßdurchblutungUntersuchung der Haut . "

Was ist der nächste Schritt für den Verband ? "Wir entwickeln heller Sensormoleküle zu Sauerstofferfassungseffizienzder Bandage zu verbessern ", sagte Emmanuel Roussakis , eine weitere wissenschaftliche Mitarbeiterin in Evans ' Labor und Co-Autor , der führende ist das Sensorentwicklungsaufwand. Wie pH-Wert , bakterielle Belastung , oxidative Staaten und spezifische Krankheitsmarker - - unter Einbeziehung einer Wirkstofffreisetzungskapazität auf Abruf Laborforschung des Teams wird auch auf den Ausbau der Erfassungsfähigkeit des Verbandes zu anderen Behandlungsbezogenen Parameter zu konzentrieren.

"In der Zukunft ist es unser Ziel für den Verband , um therapeutische Release -Funktionen, die für On-Demand- Arzneimittelverabreichung an einem gewünschten Ort ermöglichen zu übernehmen ", sagt Evans. " Es ermöglicht die visuelle Beurteilung des Wundbettes , so behandlungsbedingten Wundparameterleicht zugänglich sind , ohne die Notwendigkeit für Binde - Eliminierungs . Unnötige Wund Störung und reduziert die Wahrscheinlichkeit für bakterielle Infektionen "

Hinter dem Labor , ist Ziel des Teams , um diese Technologie von der Bank auf dem Bett zu bewegen , so dass sie aktiv nach Partnern aus der Industrie . Sie erkennen an Forschungsförderung von der Military Medical Photonics Programm von der US Department of Defense , und National Institutes of Health .