Le professeur adjoint URI Daniel Roxbury (à gauche) et l'ancien étudiant diplômé Mohammad Moein Safaee détiennent des matériaux microfibreux intégrés à des capteurs à nanotubes de carbone qui ont été produits dans le laboratoire de Roxbury. Crédit :Negar Rahmani
Les bandages sont parfaits pour couvrir les plaies, mais ils seraient beaucoup plus utiles s'ils pouvaient également détecter les infections.
En incorporant des nanocapteurs dans les fibres d'un pansement, Le professeur adjoint Daniel Roxbury de l'Université de Rhode Island et l'ancien étudiant diplômé de l'URI Mohammad Moein Safaee ont créé un programme continu, moyen non invasif de détecter et de surveiller une infection dans une plaie.
"Des nanotubes de carbone à paroi simple à l'intérieur du pansement pourront identifier une infection de la plaie en détectant des concentrations de peroxyde d'hydrogène, " dit Roxbury.
Jusqu'à maintenant, le défi de l'utilisation des nanotubes à cette fin a été de les immobiliser de manière biocompatible de manière à ce qu'ils restent sensibles à leur environnement, selon Roxbury.
"Les microfibres qui encapsulent les nanotubes de carbone accomplissent ces deux tâches, " a déclaré Roxbury. " Les nanotubes ne s'échappent pas du matériau, pourtant ils restent sensibles au peroxyde d'hydrogène dans les plaies."
Le « bandage intelligent » sera surveillé par un appareil portable miniaturisé, qui détectera sans fil (optiquement) le signal des nanotubes de carbone dans le pansement. Le signal peut ensuite être transmis à un appareil de type smartphone qui alerte alors automatiquement le patient ou un fournisseur de soins de santé.
"Cet appareil sera uniquement utilisé à des fins de diagnostic, " dit Roxbury. " Cependant, l'espoir est que l'appareil diagnostiquera une infection à un stade précoce, nécessitant moins d'antibiotiques et évitant des mesures drastiques, comme l'amputation d'un membre. Nous pensons que cela est particulièrement utile chez les personnes atteintes de diabète, où la gestion des plaies chroniques est routinière."
Le pansement intelligent tenu par une pince à épiler. Crédit :Negar Rahmani
La technologie derrière le bandage intelligent est décrite plus en détail dans un article publié dans Matériaux fonctionnels avancés . Roxbury, Safaee et Mitchell Gravely, doctorant à l'URI, sont les auteurs de l'article.
Safaee, qui a terminé son doctorat en génie chimique à l'URI en décembre 2020, appris à créer des fibres polymères en tant qu'étudiant de premier cycle avant de venir à l'URI.
"Le professeur Roxbury était très favorable à l'idée de concevoir des technologies portables basées sur des nanotubes de carbone et j'étais ravi de prendre la direction du projet, " dit Safaee.
Travaillant dans le laboratoire d'ingénierie NanoBio de Roxbury au Centre Fascitelli pour l'ingénierie avancée, Safaee a utilisé plusieurs technologies avancées pour faire du pansement une réalité.
"Nous avons conçu et optimisé un processus de microfabrication pour placer avec précision des nanocapteurs à l'intérieur des fibres individuelles d'un textile, " a déclaré Safaee. "Nous avons utilisé des microscopes de pointe pour étudier la structure des matériaux que nous avons produits. J'ai également utilisé une maison construite, spectromètre proche infrarouge pour optimiser les caractéristiques optiques des textiles."
La prochaine étape du projet consistera à vérifier que les pansements fonctionnent correctement dans une boîte de Pétri avec des cellules vivantes cultivées que l'on retrouverait dans les plaies.
"Ces cellules que nous utiliserons sont connues sous le nom de fibroblastes et de macrophages (globules blancs) qui produisent du peroxyde d'hydrogène en présence de bactéries pathogènes, " dit Roxbury. " Si tout va bien, nous allons passer à des tests « in vivo » sur des souris. À ce moment, nous trouverions un collaborateur spécialisé dans ces modèles de plaies animales."
Système de sonde :des nanocapteurs sont placés à l'intérieur des fibres individuelles d'un textile. Crédit :Daniel Roxbury
Les tests se sont concentrés sur de petits échantillons de bandage, mais la technologie peut être appliquée facilement à des bandages beaucoup plus gros.
"Il n'y a vraiment aucune limitation en termes de taille, " dit Roxbury. " En fait, cette technologie sera plus utile dans les grands bandages. Les pansements plus gros peuvent être plus gênants à retirer et à réappliquer, mais notre appareil n'aura pas besoin d'être retiré pour permettre la détection."
Alors que Roxbury va de l'avant avec le projet, Safaee a déménagé au Massachusetts Institute of Technology pour un poste postdoctoral.
"J'ai rejoint le Furst Lab dans le département de génie chimique du MIT pour faire avancer et diversifier mes recherches dans le domaine du diagnostic moléculaire et des technologies de criblage, ", a déclaré Safaee. "Je travaillerai spécifiquement sur la conception de technologies de criblage à haut débit basées sur des nanomatériaux pour les diagnostics sur le lieu de soins et les applications de découverte de médicaments."
Safaee est reconnaissant pour l'expérience qu'il a acquise à l'URI.
"J'ai acquis des compétences inestimables à l'URI, y compris la microscopie et la spectroscopie dans le proche infrarouge, fabrication de nanomatériaux, et instrumentation optique, qui m'ont tous aidé à devenir un scientifique indépendant dans le domaine de la nanobiotechnologie, " a déclaré Safaee.
