El profesor asistente de URI Daniel Roxbury (izquierda) y el ex estudiante de posgrado Mohammad Moein Safaee sostienen materiales microfibrosos incrustados con sensores de nanotubos de carbono que se produjeron en el laboratorio de Roxbury. Crédito:Negar Rahmani
Los vendajes son ideales para cubrir heridas. pero serían mucho más útiles si también pudieran detectar infecciones.
Al incrustar nanosensores en las fibras de un vendaje, El profesor asistente de la Universidad de Rhode Island, Daniel Roxbury, y el ex estudiante graduado de URI Mohammad Moein Safaee han creado un forma no invasiva de detectar y controlar una infección en una herida.
"Los nanotubos de carbono de pared simple dentro del vendaje podrán identificar una infección en la herida al detectar concentraciones de peróxido de hidrógeno, "dijo Roxbury.
Hasta ahora, el desafío de usar nanotubos para este propósito ha sido inmovilizarlos de manera biocompatible para que se mantengan sensibles a su entorno, según Roxbury.
"Las microfibras que encapsulan los nanotubos de carbono cumplen ambas tareas, ", Dijo Roxbury." Los nanotubos no se filtran del material, sin embargo, permanecen sensibles al peróxido de hidrógeno dentro de las heridas ".
El "vendaje inteligente" será monitoreado por un dispositivo portátil miniaturizado, que detectará de forma inalámbrica (óptica) la señal de los nanotubos de carbono en el vendaje. Luego, la señal se puede transmitir a un dispositivo tipo teléfono inteligente que luego alerta automáticamente al paciente o al proveedor de atención médica.
"Este dispositivo se utilizará únicamente con fines de diagnóstico, "dijo Roxbury." Sin embargo, la esperanza es que el dispositivo diagnostique una infección en una etapa temprana, necesitando menos antibióticos y previniendo medidas drásticas, como la amputación de una extremidad. Prevemos que esto sea particularmente útil en personas con diabetes, donde el manejo de heridas crónicas es rutinario ".
El elegante vendaje sostenido por unas pinzas. Crédito:Negar Rahmani
La tecnología detrás del vendaje inteligente se describe con más detalle en un artículo publicado en Materiales funcionales avanzados . Roxbury, Safaee y el estudiante de doctorado de la URI Mitchell Gravely fueron los autores del artículo.
Safaee, quien completó su doctorado en ingeniería química en la URI en diciembre de 2020, aprendí cómo crear fibras poliméricas como estudiante de pregrado antes de llegar a URI.
"El profesor Roxbury apoyó mucho la idea de diseñar tecnologías portátiles basadas en nanotubos de carbono y yo estaba emocionado de tomar la iniciativa en el proyecto. "dijo Safaee.
Trabajando en el Laboratorio de Ingeniería NanoBio de Roxbury en el Centro Fascitelli de Ingeniería Avanzada, Safaee utilizó varias tecnologías avanzadas para hacer realidad el vendaje.
"Diseñamos y optimizamos un proceso de microfabricación para colocar con precisión nanosensores dentro de las fibras individuales de un tejido, ", dijo Safaee." Utilizamos microscopios de vanguardia para estudiar la estructura de los materiales que producimos. También utilicé una casa espectrómetro de infrarrojo cercano para optimizar las características ópticas de los textiles ".
La siguiente etapa del proyecto implicará la verificación de que los vendajes funcionan correctamente en una placa de Petri con células cultivadas vivas que se encontrarían en las heridas.
"Estas células que usaremos se conocen como fibroblastos y macrófagos (glóbulos blancos) que producen peróxido de hidrógeno en presencia de bacterias patógenas". "dijo Roxbury." Si todo va bien, pasaremos a las pruebas "in vivo" en ratones. En ese punto, encontraríamos un colaborador especializado en estos modelos de heridas animales ".
Sistema de sonda:los nanosensores se colocan dentro de las fibras individuales de un tejido. Crédito:Daniel Roxbury
Las pruebas se han centrado en pequeñas muestras de vendajes, pero la tecnología se puede aplicar fácilmente a vendajes mucho más grandes.
"Realmente no hay ninguna limitación en cuanto al tamaño, "dijo Roxbury." De hecho, esta tecnología será más útil en grandes vendajes. Los vendajes más grandes pueden ser más molestos de quitar y volver a aplicar, pero no será necesario quitar nuestro dispositivo para permitir la detección ".
Mientras Roxbury avanza con el proyecto, Safaee se ha trasladado al Instituto de Tecnología de Massachusetts para un puesto postdoctoral.
"Me uní al Furst Lab en el departamento de ingeniería química del MIT para avanzar y diversificar mi investigación en el área de diagnóstico molecular y tecnologías de detección, ", dijo Safaee." Trabajaré específicamente en el diseño de tecnologías de detección de alto rendimiento basadas en nanomateriales para diagnósticos en el punto de atención y aplicaciones de descubrimiento de fármacos ".
Safaee está agradecido por la experiencia que adquirió en URI.
"Aprendí habilidades invaluables en URI, incluyendo microscopía y espectroscopía de infrarrojo cercano, fabricación de nanomateriales, e instrumentación óptica, todo lo cual me ayudó a convertirme en un científico independiente en el campo de la nanobiotecnología, "declaró Safaee.
