Trastornos circulatorios, La diabetes o permanecer en la misma posición durante períodos prolongados pueden provocar heridas crónicas que no cicatrizan. Apenas existen opciones de tratamiento eficaces. Un equipo de investigación en ciencia de materiales de la Universidad de Kiel (CAU), junto con colegas del Centro Médico Universitario de Schleswig-Holstein (UKSH), Escuela Médica de Harvard, NOSOTROS., y la Universidad de Dankook en Corea del Sur, ha desarrollado un parche para heridas con funciones de cicatrización mejoradas que se pueden adaptar individualmente a cada paciente. El parche impreso en 3D tiene propiedades antibacterianas, suministra oxígeno y humedad a la herida, y apoya la formación de tejido nuevo. Las propiedades se activan y controlan mediante irradiación. Los científicos de la ciencia de los materiales y la medicina presentaron recientemente su concepto en la revista científica Materiales funcionales avanzados , donde apareció como historia de portada.

La base del parche recién desarrollado es un hidrogel médico. Debido a su alto contenido de agua del 90 por ciento y al espaciamiento comparativamente grande en la microescala, el parche puede brindar un cuidado óptimo para las heridas secas crónicas. Sin embargo, el componente más importante son las micropartículas de óxido de zinc antibacterianas, que reaccionan a la luz y fueron desarrollados por los investigadores de ciencia de materiales en Kiel. Junto con un equipo del Hospital Brigham and Women's de la Facultad de Medicina de Harvard, Bostón, encontraron una forma de aplicar proteínas especiales a las micropartículas. Estas proteínas se activan con luz verde amigable para las células, y así estimular la formación de nuevos vasos sanguíneos. La circulación sanguínea mejorada da lugar a nuevos tejidos, lo que permite que la herida se cierre.

"Al controlar los efectos del parche con luz, podemos adaptar el curso y la dosis del tratamiento a las necesidades individuales de los pacientes, "dijo Rainer Adelung, Profesor de Nanomateriales Funcionales en el Instituto de Ciencia de Materiales de la Universidad de Kiel y portavoz del Grupo de Formación en Investigación "Materiales para el cerebro". La ciencia de los materiales se refiere a esto como un material "inteligente", que reacciona de forma independiente a los estímulos externos y puede ser controlado por ellos. Ya existen parches de hidrogel que funcionan de manera similar, que también se pueden activar de manera específica, pero sus efectos terapéuticos se activan a través de señales eléctricas o de calor. "Sin embargo, estos conceptos tienen el inconveniente de que la herida también se calienta y los hidrogeles comienzan a desintegrarse, "explicó Adelung.

El equipo de investigación espera que, a largo plazo, las clínicas pueden producir su multifuncional, parches controlables ellos mismos usando una impresora 3D, y activar los parches directamente en pacientes con muy brillo, LEDs verdes. "La forma del parche, así como la concentración de las partículas de óxido de zinc y el tipo de proteína se pueden ajustar individualmente mediante impresión 3D, "dijo el primer autor, el Dr. Leonard Siebert, quien acaba de completar su doctorado. sobre métodos innovadores de impresión 3D en la Universidad de Kiel. Durante una estancia de investigación de varios meses en la reconocida Escuela de Medicina de Harvard en Boston, el científico de materiales investigado en el grupo de trabajo del profesor Su Ryon Shin, que produce hidrogeles médicos utilizando impresoras 3D biológicas especiales. "Nuestras partículas tienen forma tetrápoda, es decir, constan de varios "brazos". Esto significa que muchas de nuestras proteínas importantes se pueden aplicar a ellos, pero no se ajustan a las boquillas de impresión convencionales, ", dijo Siebert para describir uno de los desafíos de su enfoque. En Boston, finalmente desarrolló un método para imprimir las partículas de óxido de zinc de su grupo de trabajo de Kiel junto con los hidrogeles.

Además, los científicos de materiales de Kiel trabajaron en estrecha colaboración con el profesor Helmut Fickenscher, especialista en medicina de infecciones en la CAU y el Centro Médico Universitario de Schleswig-Holstein (UKSH). Él y su equipo probaron las propiedades antibacterianas del parche:lo colocaron en una biopelícula bacteriana durante 72 horas y descubrieron que las bacterias no proliferan en un radio de varios milímetros alrededor del parche. "Para esta prueba, utilizamos dos gérmenes de heridas típicos con dos estructuras completamente diferentes:Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa. El parche demostró un efecto terapéutico para ambos tipos fundamentales, lo que sugiere un efecto universal, "resumió el Dr. Gregor Maschkowitz, microbiólogo médico en la UKSH. Se realizaron más pruebas in vivo en el Centro de Investigación Global de Medicina Regenerativa de NBM en la Universidad de Dankook. Corea del Sur. Los resultados iniciales también indican una buena tolerabilidad del parche y una mejor cicatrización de la herida.

"Este parche es un concepto interesante para la medicina personalizada, tratar a las personas que utilizan tratamientos personalizados con la mayor precisión, con la mayor eficacia y suavidad posible. Es un ejemplo tangible del prometedor potencial de colaboración entre la medicina y la ciencia de los materiales, que será cada vez más importante en el futuro, ", dijo el profesor Fickenscher sobre el proyecto de cooperación interdisciplinaria. Ahora que las pruebas iniciales han demostrado que su concepto funciona bien en principio, los investigadores quieren mejorar aún más el control utilizando la luz, para que en el futuro se pueda ofrecer a los pacientes un tratamiento personalizado de heridas aún más eficaz.