ابتكار ضمادة ذكية ترصد العدوى قبل ظهور الأعراض بأيام وتُسرّع شفاء الجروح

2025/05/17 - 06:04:09am باسم عمور

يعمل فريق بقيادة البروفيسور "وي غاو" في قسم الهندسة الطبية بمعهد كاليفورنيا للتقنية (Caltech) على تطوير جيل جديد من الضمادات الذكية، أطلقوا عليها اسم iCares، وهي بمثابة "مختبر على الجلد"، تهدف هذه الضمادة إلى مساعدة المرضى ومقدمي الرعاية في مراقبة الجروح المزمنة، وتقديم العلاج، وتسريع عملية التئام الجروح.
تم تصميم هذه الضمادة خصيصا للجروح التي تلتئم ببطء مثل الجروح الناتجة عن الجروح العميقة، والخدوش، والحروق، والشقوق الجراحية، حيث لا تكتفي برصد حالة الجرح، بل تساهم بشكل فعال في دعم التعافي.
- نتائج واعدة على النماذج الحيوانية
في عام 2023، حقق الفريق إنجازا رئيسيا، إذ أثبتت التجارب على نماذج حيوانية أن الضمادة الذكية قادرة على جمع بيانات لحظية من الجروح المزمنة، كما ساهمت في تسريع التئام الجروح من خلال تقديم علاجات مستهدفة مثل الأدوية أو التحفيز الكهربائي الذي يُشجع على تجديد الأنسجة.
- اختبارات بشرية تُظهر فعالية واعدة
واصل الفريق بقيادة "غاو"، بالتعاون مع كلية الطب كيك بجامعة جنوب كاليفورنيا (USC)، العمل على نسخة محسّنة من الضمادة واختبارها على 20 مريضا يعانون من جروح مزمنة ناتجة عن حالات مثل السكري أو ضعف الدورة الدموية.
أظهرت النسخة المحسّنة من الضمادة قدرتها على أخذ عينات سائلة باستمرار من الإفرازات الالتهابية التي تنتجها أجسام المرضى، كما شملت الدراسة مرضى آخرين قبل وبعد العمليات الجراحية لفحص التطبيقات السريرية الأوسع لهذه التقنية.
- مكونات دقيقة لرصد دقيق وفوري
تحتوي الضمادة الذكية على ثلاث وحدات ميكروفلويدية (Microfluidic) تعمل على توجيه وتحليل تدفق السوائل الدقيقة في الجرح. وتكمن وظيفتها في إزالة الرطوبة الزائدة، مما يُعزز عملية الشفاء، إضافة إلى جمع عينات حديثة لتحليل المؤشرات الحيوية بدقة.
يقول "غاو"، وهو أيضًا باحث في معهد الأبحاث الطبية Heritage: "السوائل القديمة يمكن أن تعيق دقة التحليل، لذا كان علينا تصميم نظام يضمن جمع عينات جديدة باستمرار. هكذا يمكننا رصد مؤشرات الالتهاب والعدوى في الوقت الحقيقي."
- الكشف المبكر عن العدوى قبل ظهور الأعراض
أظهرت النتائج المنشورة في مجلة Science Translational Medicine أن الضمادة قادرة على رصد جزيئات حيوية مثل أكسيد النيتريك وبيروكسيد الهيدروجين، وهما مؤشران حيويان على وجود التهاب أو عدوى. وتكمن أهمية هذا الإنجاز في أن الضمادة ترصد هذه الجزيئات قبل أن تظهر الأعراض السريرية بمدة تتراوح بين يوم إلى ثلاثة أيام.
- الذكاء الاصطناعي لتصنيف الجروح والتنبؤ بالشفاء
أضاف الفريق البحثي عنصرًا آخر يُعزز من قيمة هذه التقنية، وهو خوارزمية تعلم آلي قادرة على تصنيف الجروح بدقة وتوقّع مدة شفائها، وبمستوى دقة مماثل لتقييم الأطباء المختصين.
- تصميم منخفض التكلفة وقابل للاستخدام اليومي
تتكون الضمادة من شريط بوليمري مرن ومتوافق حيويا، يمكن طباعته بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتكلفة منخفضة، وتضم الضمادة مجموعة من الحساسات الحيوية النانوية القابلة للاستبدال لمراعاة النظافة وسهولة الاستخدام لمرة واحدة.
يُرفق بهذه الضمادة لوحة دوائر إلكترونية مطبوعة قابلة لإعادة الاستخدام، تتولى معالجة الإشارات وإرسال البيانات لاسلكيًا إلى واجهة استخدام مثل الهاتف الذكي.
- بنية هندسية دقيقة تدعم الأداء المتقدم
يتضمن تصميم iCares ثلاث وحدات رئيسية:
1. غشاء ماص: يقوم بشفط السائل من سطح الجرح.
2. وحدة مستوحاة بيولوجيًا: تنقل السائل إلى مصفوفة الحساسات لتحليله.
3. وحدة الأعمدة الدقيقة (Micropillar): تزيل السائل بعد تحليله إلى خارج الضمادة.
- آفاق طبية واعدة
تُعد تقنية iCares نقلة نوعية في عالم رعاية الجروح، حيث تجمع بين الاستشعار الحيوي والذكاء الاصطناعي والهندسة الدقيقة لتوفير رعاية فورية وتنبؤية للجروح المزمنة، مع إمكانية توسيع استخدامها في التطبيقات السريرية الأخرى مثل الجروح الجراحية والحروق.