Expliqué | Un nouveau « bandage intelligent » relève la barre pour le traitement des plaies chroniques

Tu te souviens quand tu es tombé d’un vélo et que tu t’es blessé ? La plaie aurait commencé à s’ouvrir, se fermant lentement au fur et à mesure que le corps la réparait, restaurant la peau à presque son état initial. Qu’il s’agisse d’une petite égratignure, d’une coupure plus importante ou d’une brûlure, notre peau peut se réparer après une blessure grâce à un processus complexe de cicatrisation. Il se compose de différentes étapes auxquelles participent différentes cellules de la peau.

Parfois, les complications d’affections telles que le diabète, un apport sanguin insuffisant, des lésions nerveuses et un dysfonctionnement du système immunitaire peuvent nuire à la cicatrisation des plaies, entraînant plaies chroniques. Et quelle que soit la cause sous-jacente, toutes les plaies chroniques présentent un processus de cicatrisation désordonné et une incapacité à cicatriser dans le délai prévu.

En mars 2023, une étude a été publiée dans Avancées scientifiques qui proposait d’aider à accélérer la guérison dans de tels cas – en utilisant un “bandage intelligent” portable, sans fil et mécaniquement flexible aussi gros qu’un doigt. Cet appareil, selon les chercheurs, peut administrer des médicaments tout en surveillant l’état de guérison et en transmettant des données à un smartphone.

Qu’est-ce qu’un pansement intelligent ?

“Les plaies chroniques qui ne cicatrisent pas affectent des dizaines de millions de personnes dans le monde et entraînent un fardeau financier énorme pour le système de santé”, a déclaré Wei Gao, professeur adjoint au California Institute of Technology (Caltech). L’Hindou par email. “La gestion personnalisée des plaies exige à la fois un traitement efficace des plaies et une surveillance étroite des biomarqueurs cruciaux de cicatrisation des plaies dans l’exsudat de la plaie.”

(Les exsudats sont les fluides sortant de la plaie.)

L’appareil, construit dans le laboratoire du Dr Gao, est assemblé sur un polymère souple et extensible qui aide le bandage à maintenir le contact et à coller à la peau. Le système bioélectronique se compose de biocapteurs qui surveillent les biomarqueurs dans l’exsudat de la plaie.

Les données recueillies par le bandage sont transmises à une carte de circuit imprimé flexible, qui les relaie sans fil vers un smartphone ou une tablette pour examen par un médecin. Une paire d’électrodes contrôle la libération du médicament à partir d’une couche d’hydrogel et stimule la plaie pour favoriser la repousse des tissus.

La nouveauté ? “L’intégration de biocapteurs, d’hydrogels chargés de médicaments mous, de modules de stimulation électrique, de traitement du signal et de communication sans fil dans une plate-forme portable très miniaturisée qui a un contact conforme avec la peau est très difficile”, a déclaré le Dr Gao.

Le résultat est significatif. Alors que les scientifiques ont déjà utilisé des biocapteurs pour suivre la cicatrisation des plaies, ils ont surveillé une seule caractéristique du lit de la plaie. La nouvelle configuration, en revanche, peut surveiller plusieurs fonctionnalités, créant le type d’image nécessaire pour bien comprendre l’état de la plaie.

Dans le passé, les exsudats ont limité la sensibilité des biocapteurs. Dans la nouvelle conception, les chercheurs ont enfermé les capteurs dans une membrane poreuse, protégeant leurs pièces et augmentant leur stabilité opérationnelle.

Comment fonctionne le pansement ?

Les biocapteurs déterminent l’état de la plaie en suivant la composition chimique des exsudats, qui change à mesure que la plaie guérit. Des capteurs supplémentaires surveillent le pH et la température pour obtenir des informations en temps réel sur l’infection et l’inflammation.

Une paire d’électrodes – les mêmes électrodes qui stimulent le tissu – contrôlent la libération de médicaments à partir d’une couche d’hydrogel. La nature sans fil de l’appareil évite les problèmes des appareils de stimulation électrique existants, qui nécessitent généralement un équipement encombrant et des connexions filaires, limitant leur utilisation clinique.

Les chercheurs ont testé les propriétés de leur pansement in vitro. Ils ont chargé une substance antimicrobienne sur la plate-forme d’hydrogel et l’ont trouvée, en utilisant les caractéristiques du pansement, efficace contre une variété de bactéries couramment associées aux plaies chroniques. Des investigations utilisant des cellules cutanées ont montré que la stimulation électrique du bandage améliorait la régénération des tissus.

Lorsqu’ils ont testé le pansement sur des plaies chez des souris diabétiques, ils ont découvert qu’il était capable de “lire” l’infection, l’inflammation et l’état métabolique des plaies. Les rats diabétiques qui ont reçu une combinaison de médicaments et de stimulation électrique du bandage ont également fermé leurs plaies plus rapidement, avec moins de cicatrices par rapport aux rats qui n’ont pas reçu ce traitement.

Le Dr Gao a dit L’Hindou il a été surpris par les résultats. “C’est beaucoup plus rapide que sans thérapie ou en utilisant un seul type de thérapie.”

Le pansement a-t-il des limites ?

Cependant, les membres de l’équipe ont noté que le mélange de produits chimiques nouvellement sécrétés avec les anciens retardait la réponse des biocapteurs. Ils ont également déclaré que les biocapteurs pourraient nécessiter plus de protection. Une autre direction future, ont-ils ajouté, est la mise à l’échelle de la fabrication et de l’emballage.

Le Dr Gao a déclaré que le bandage intelligent sera bientôt testé en milieu clinique. “Nous avons validé la technologie dans de petits modèles animaux et obtenu l’approbation du protocole de recherche humaine”, a-t-il déclaré. “Nous effectuons des études humaines dans le centre de soins des plaies pour évaluer la technologie au cours de l’année à venir.”

Mais Siddharth Jhunjhunwala, chercheur à l’Institut indien des sciences de Bengaluru, doutait qu’un appareil portable aussi compliqué puisse vraiment être abordable, même si, a-t-il ajouté, la production de masse pourrait faire baisser son prix.

Néanmoins, le Dr Jhunjhunwala – qui travaille, entre autres, sur les systèmes d’administration de médicaments et les biomatériaux pour moduler les réponses immunitaires dans les plaies diabétiques – a qualifié l’étude de “bien réalisée et approfondie”.

Il a également déclaré que la couche d’hydrogel chargée de médicament répondant aux stimuli électriques était “cool” même si elle n’était pas entièrement nouveau.

Où peut-on utiliser le pansement ?

“C’est pratique à utiliser dans un cadre clinique d’entreprise”, a déclaré Siddhant Vairagar, stagiaire de dernière année en chirurgie cardiaque à JIPMER Puducherry. Cependant, comme le Dr Jhunjhunwala, il doute qu’il soit accessible aux personnes des couches socio-économiques inférieures.

“Si un chirurgien généraliste voit 10 patients, 3-4 patients seront ceux qui ont des plaies chroniques, donc c’est très répandu, et le plus courant dans les couches socio-économiques inférieures de la société”, explique le Dr Vairagar. “Environ 80% des personnes atteintes de plaies chroniques seraient diabétiques.”

En effet, environ 25% du presque 77 millions les adultes diabétiques en Inde développent des ulcères du pied diabétique, un type de plaie chronique. Parmi celles-ci, environ la moitié des plaies s’infectent, nécessitant une hospitalisation, et environ 20 % nécessitent une amputation.

Le Dr Vairagar a déclaré que même si le pansement est un bon produit, le patient doit être conforme et l’utiliser selon les instructions du médecin, ce qui peut être difficile dans un établissement gouvernemental.

Il était également sceptique quant au coût supplémentaire si les agents pathogènes présents dans les plaies du patient résistaient au peptide antimicrobien contenu dans le bandage. “Ensuite, nous devrons changer le pansement et ajouter un hydrogel avec un antibiotique différent, ce qui entraînera plus de coûts pour le patient”, a-t-il déclaré.

Quels sont les avantages du pansement ?

Mais pour ces défis, le Dr Vairagar a également déclaré que “proposer un traitement pour les plaies chroniques est toujours le bienvenu”. L’avantage majeur de ce pansement, selon lui, est qu’il n’est pas nécessaire de l’enlever fréquemment pour surveiller l’état et appliquer des antibiotiques.

Selon lui, “nettoyer et panser la plaie augmente les risques de contamination bactérienne chaque fois que nous ouvrons la plaie”. Ainsi, le pansement pourrait également réduire le nombre de visites à l’hôpital.

Le Dr Vairagar a donc suggéré une étude pilote dans une configuration gouvernementale si le bandage intelligent devenait disponible sur le marché. “Le gouvernement a actuellement approuvé de nombreuses chirurgies et procédures dans le cadre de leurs régimes d’assurance”, a-t-il ajouté. “Si ce pansement peut être ajouté au régime d’assurance, il peut être fourni à ceux qui en ont le plus besoin.”

• En mars 2023, une étude a été publiée dans Avancées scientifiques qui proposait d’aider à accélérer la guérison dans de tels cas – en utilisant un “bandage intelligent” portable, sans fil et mécaniquement flexible aussi gros qu’un doigt. Cet appareil, selon les chercheurs, peut administrer des médicaments tout en surveillant l’état de guérison et en transmettant des données à un smartphone.

• L’appareil, construit dans le laboratoire du Dr Gao, est assemblé sur un polymère souple et extensible qui aide le bandage à maintenir le contact et à coller à la peau. Le système bioélectronique se compose de biocapteurs qui surveillent les biomarqueurs dans l’exsudat de la plaie.

• L’avantage majeur de ce pansement, selon lui, est qu’il n’est pas nécessaire de l’enlever fréquemment pour surveiller l’état et appliquer des antibiotiques. Ainsi, le pansement pourrait également réduire le nombre de visites à l’hôpital.

Sneha Khedkar est une biologiste devenue journaliste scientifique indépendante basée à Bengaluru.