Troubles circulatoires, le diabète ou le fait de rester dans la même position pendant de longues périodes peuvent tous entraîner des plaies chroniques qui ne guérissent pas. Il n'y a pratiquement pas d'options de traitement efficaces. Une équipe de recherche en science des matériaux de l'Université de Kiel (CAU), avec des collègues du Centre médical universitaire du Schleswig-Holstein (UKSH), Faculté de médecine de Harvard, NOUS., et l'Université Dankook en Corée du Sud, a développé un pansement avec des fonctions de cicatrisation améliorées qui peuvent être adaptés individuellement à chaque patient. Le patch imprimé en 3D a des propriétés antibactériennes, fournit de l'oxygène et de l'humidité à la plaie, et soutient la formation de nouveaux tissus. Les propriétés sont activées et contrôlées par irradiation. Les scientifiques de la science des matériaux et de la médecine ont récemment présenté leur concept dans la revue scientifique Matériaux fonctionnels avancés , où il figurait en couverture.

La base du patch nouvellement développé est un hydrogel médical. En raison de sa teneur élevée en eau de 90 pour cent et de son espacement relativement grand à l'échelle microscopique, le patch peut fournir des soins optimaux pour les plaies sèches chroniques. Cependant, le composant le plus important est constitué de microparticules d'oxyde de zinc antibactériennes, qui réagissent à la lumière et ont été développés par les chercheurs en science des matériaux à Kiel. Avec une équipe du Brigham and Women's Hospital de la Harvard Medical School, Boston, ils ont trouvé un moyen d'appliquer des protéines spéciales aux microparticules. Ces protéines sont activées avec une lumière verte favorable aux cellules, et ainsi stimuler la formation de nouveaux vaisseaux sanguins. L'amélioration de la circulation sanguine donne naissance à de nouveaux tissus, qui permet à la plaie de se refermer.

"En contrôlant les effets du patch avec la lumière, nous pouvons adapter le déroulement et la posologie du traitement aux besoins individuels des patients, " dit Rainer Adelung, Professeur de nanomatériaux fonctionnels à l'Institute for Materials Science de l'Université de Kiel et porte-parole du Research Training Group "Materials for Brain". La science des matériaux appelle cela un matériau « intelligent », qui réagit indépendamment aux stimuli externes et peut être contrôlé par eux. Des patchs d'hydrogel fonctionnant de la même manière existent déjà, qui peuvent également être activés de manière ciblée, mais leurs effets thérapeutiques sont déclenchés par la chaleur ou des signaux électriques. "Toutefois, ces concepts ont l'inconvénient que la plaie se réchauffe également et que les hydrogels commencent à se désintégrer, " a expliqué Adelung.

L'équipe de recherche espère qu'à long terme, les cliniques peuvent produire son multifonctionnel, patchs contrôlables eux-mêmes à l'aide d'une imprimante 3D, et activez les patchs directement sur les patients à très lumineux, LED vertes. "La forme du patch ainsi que la concentration des particules d'oxyde de zinc et le type de protéine peuvent être ajustés individuellement par impression 3D, " a déclaré le premier auteur, le Dr Leonard Siebert, qui vient de terminer son doctorat. sur les méthodes innovantes d'impression 3D à l'Université de Kiel. Lors d'un séjour de recherche de plusieurs mois à la renommée Harvard Medical School de Boston, le scientifique des matériaux a fait des recherches dans le groupe de travail du professeur Su Ryon Shin, qui produit des hydrogels médicaux à l'aide d'imprimantes 3D biologiques spéciales. "Nos particules ont une forme tétrapode, c'est-à-dire qu'ils se composent de plusieurs « bras ». Cela signifie que bon nombre de nos protéines importantes peuvent leur être appliquées, mais ils ne passent pas par les buses d'impression conventionnelles, " a déclaré Siebert pour décrire l'un des défis de leur approche. A Boston, il a finalement développé une méthode pour imprimer les particules d'oxyde de zinc de son groupe de travail de Kiel avec les hydrogels.

En outre, les scientifiques des matériaux de Kiel ont travaillé en étroite collaboration avec le professeur Helmut Fickenscher, un spécialiste en médecine des infections au CAU et au Centre médical universitaire du Schleswig-Holstein (UKSH). Lui et son équipe ont testé les propriétés antibactériennes du patch :ils l'ont posé sur un biofilm bactérien pendant 72 heures et ont découvert que les bactéries ne prolifèrent pas dans un rayon de plusieurs millimètres autour du patch. "Pour cet essai, nous avons utilisé deux germes de plaie typiques avec deux structures totalement différentes :Staphylococcus aureus et Pseudomonas aeruginosa. Le patch a démontré un effet thérapeutique pour les deux types fondamentaux, ce qui suggère un effet universel, " a résumé le Dr Gregor Maschkowitz, microbiologiste médical à l'UKSH. D'autres tests in vivo ont été menés au NBM Global Research Center for Regenerative Medicine de l'Université Dankook, Corée du Sud. Les premiers résultats indiquent également une bonne tolérance du patch et une meilleure cicatrisation des plaies.

"Ce patch est un concept passionnant pour la médecine personnalisée, traiter les personnes utilisant des traitements personnalisés avec la plus grande précision, efficacement et doucement que possible. C'est un exemple tangible du potentiel prometteur de collaboration entre la médecine et la science des matériaux, qui deviendra de plus en plus important à l'avenir, " a déclaré le professeur Fickenscher à propos du projet de coopération interdisciplinaire. Maintenant que les premiers tests ont montré que leur concept fonctionne bien en principe, les chercheurs veulent encore améliorer le contrôle à l'aide de la lumière, afin que les patients puissent à l'avenir se voir proposer un traitement personnalisé des plaies encore plus efficace.