Il “cerotto intelligente” che aiuta la guarigione delle ferite croniche

Un gruppo di ricerca dell’Università di Bologna ha ideato un nuovo “cerotto intelligente” in grado di misurare il livello di umidità nel microambiente di una ferita e trasmettere poi i dati via wireless su uno smartphone. Il dispositivo – presentato sulla rivista Frontiers in Physics – potrebbe permettere ai medici di tenere sotto controllo il processo di guarigione della lesione senza dover ogni volta togliere e rimettere il bendaggio, cosa che rischia di danneggiare i nuovi tessuti in via di formazione.

"Si tratta di un cerotto monouso, a basso costo, di facile utilizzo e dotato di connettività wireless, con un sensore integrato in grado di misurare il livello di umidità della ferita", spiega Beatrice Fraboni, professoressa al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi" dell’Università di Bologna che ha coordinato lo studio. "Questa tecnologia può poi essere adattata, modificando diversi parametri, per creare bendaggi specifici per diverse tipologie di lesioni".

Le ferite croniche richiedono un processo di guarigione lungo, complesso e delicato che coinvolge diversi fattori come la temperatura, i livelli di glucosio, l’acidità. Il più importante tra questi fattori è però il livello di umidità: per poter guarire correttamente la ferita non deve essere né troppo secca né troppo umida. Il nuovo cerotto intelligente ideato dagli studiosi dell’Alma Mater permette di monitorare in modo costante questo fattore senza che il medico sia costretto a rimuovere la fasciatura.

Per sviluppare questa tecnologia, i ricercatori hanno utilizzato un polimero conduttivo chiamato PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene):polystyrene sulfonate) che è stato applicato con la tecnica dello screen printing su una garza, la quale è stata poi incorporata su comuni materiali da bendaggio. In questo modo, i cambiamenti dei livelli di umidità della ferita provocano cambiamenti nel segnale elettrico che viene misurato dal sensore.

"PEDOT:PSS è un polimero semiconduttore organico che può essere depositato facilmente su diversi substrati come se fosse un comune inchiostro", dice Marta Tessarolo del Dipartimento di Fisica e Astronomia "Augusto Righi", prima autrice dello studio. "Oltre a questo, abbiamo applicato all’interno del cerotto una piccola etichetta RFID, simile a quelle utilizzate nei negozi per i controlli di sicurezza, che permette di trasmettere i dati direttamente su uno smartphone: in questo modo il personale sanitario può controllare in tempo reale la condizione della ferita e valutare quando il bendaggio deve essere sostituito".

Il cerotto è formato da tre strati. Il primo è una garza sottile a diretto contatto con la ferita che garantisce biocompatibilità e sterilità. Nel secondo strato è invece inserito il sensore che misura i livelli di umidità. Infine, il terzo strato è composto da materiale assorbente che permette sia di guidare l’essudazione verso l’area dove è presente il sensore che di proteggere la ferita dagli urti e dagli agenti esterni.

Gli studiosi hanno testato questa tecnologia applicandola a diverse tipologie di bendaggio, con materiali e forme diverse. I risultati ottenuti hanno confermato che il “cerotto intelligente” è altamente sensibile e riesce a distinguere in modo chiaro tra livelli diversi di umidità presenti nelle ferite. Il suo utilizzo potrebbe quindi rivelarsi particolarmente utile per la gestione del processo di guarigione delle lesioni, in particolare per quelle di tipo cronico.

"Abbiamo sviluppato diverse tipologie di cerotti, sfruttando materiali con proprietà e caratteristiche di assorbimento diverse", aggiunge Erika Scavetta, professoressa al Dipartimento di Chimica Industriale "Toso Montanari" dell’Università di Bologna, tra gli autori dello studio. "L’idea è che ogni tipo di ferita possa avere la sua medicazione più appropriata: per arrivare a questo obiettivo è ora necessario procedere all’industrializzazione dei prototipi, che sono già attualmente realizzati con materiali e tecniche di fabbricazione scalabili industrialmente".

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Frontiers in Physics con il titolo "Wireless Textile Moisture Sensor for Wound Care". Gli autori sono Marta Tessarolo, Luca Possanzini, Leo Davide Torchia, Beatrice Fraboni del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi” e Isacco Gualandi, Federica Mariani, Danilo Arcangeli, Erika Scavetta del Dipartimento di Chimica industriale "Toso Montanari" dell’Università di Bologna, insieme a Federico Melandri dell’azienda Plastod SpA.

Lo stesso gruppo di ricerca ha anche già realizzato un cerotto che integra un sensore chimico per il monitoraggio del pH delle ferite, parametro essenziale per valutarne lo stato di guarigione. Lo studio relativo a questo dispositivo è pubblicato sulla rivista ACS Sensors con il titolo "Advanced Wound Dressing for Real-Time pH Monitoring". I ricercatori stanno attualmente lavorando alla messa a punto di un nuovo dispositivo che integri la rivelazione di più parametri.