"I nanogeneratori piezoelettrici e triboelettrici sono ottimi candidati per la guarigione auto-assistita delle ferite grazie alla loro leggerezza, flessibilità, elasticità e biocompatibilità", afferma il bioingegnere Zong-Hong Lin della National Tsing Hua University di Taiwan. Credito:scienza e tecnologia dei materiali avanzati
Piccole medicazioni che generano elettricità in risposta al movimento potrebbero accelerare la guarigione delle ferite e la rigenerazione dei tessuti. Scienziati di Taiwan hanno esaminato gli ultimi progressi e le potenziali applicazioni della tecnologia di guarigione delle ferite sulla rivista Science and Technology of Advanced Materials .
Il naturale processo di guarigione delle ferite coinvolge complesse interazioni tra ioni, cellule, vasi sanguigni, geni e sistema immunitario, con ogni giocatore attivato da una sequenza di eventi molecolari. Una parte integrante di questo processo comporta la generazione di un debole campo elettrico da parte dell'epitelio danneggiato, lo strato di cellule che ricoprono i tessuti. Il campo elettrico si forma come risultato di un gradiente ionico nel letto della ferita, che svolge un ruolo importante nel dirigere la migrazione cellulare e promuovere la formazione di vasi sanguigni nell'area.
Gli scienziati scoprirono tra la metà e la fine del 1900 che la stimolazione dei tessuti con un campo elettrico poteva migliorare la guarigione delle ferite. La ricerca attuale in questo campo è ora focalizzata sullo sviluppo di patch piccoli, indossabili ed economici che non siano ingombrati da apparecchiature elettriche esterne.
Ciò ha portato alla ricerca sui materiali piezoelettrici, inclusi materiali naturali come cristalli, seta, legno, ossa, capelli e gomma e materiali sintetici come analoghi al quarzo, ceramica e polimeri. Questi materiali generano una corrente elettrica se esposti a sollecitazioni meccaniche. Particolarmente promettenti sono i nanogeneratori sviluppati utilizzando i materiali sintetici.
Ad esempio, alcuni gruppi di ricerca stanno esplorando l'uso di nanogeneratori piezoelettrici autoalimentati realizzati con nanobarre di ossido di zinco su una matrice di polidimetilsilossano per accelerare la guarigione delle ferite. L'ossido di zinco ha il vantaggio di essere piezoelettrico e biocompatibile. Altri scienziati stanno utilizzando scaffold realizzati in poliuretano e polivinilidene fluoruro (PVDF) grazie alla loro elevata piezoelettricità, stabilità chimica, facilità di produzione e biocompatibilità. Questi e altri nanogeneratori piezoelettrici hanno mostrato risultati promettenti in studi di laboratorio e sugli animali.
Un altro tipo di dispositivo, chiamato nanogeneratore triboelettrico (TENG), produce una corrente elettrica quando due materiali di interfaccia entrano ed escono dal contatto tra loro. Gli scienziati hanno sperimentato con i TENG che generano elettricità dai movimenti respiratori, ad esempio, per accelerare la guarigione delle ferite nei ratti. Hanno anche caricato i cerotti TENG con antibiotici per facilitare la guarigione delle ferite trattando anche l'infezione localizzata.
"I nanogeneratori piezoelettrici e triboelettrici sono ottimi candidati per la guarigione auto-assistita delle ferite grazie alla loro leggerezza, flessibilità, elasticità e biocompatibilità", afferma il bioingegnere Zong-Hong Lin della National Tsing Hua University di Taiwan. "Ma ci sono ancora diversi colli di bottiglia nella loro applicazione clinica."
Ad esempio, devono ancora essere personalizzati in modo che siano adatti alle dimensioni, poiché le dimensioni della ferita variano notevolmente. Devono anche essere fissati saldamente senza essere influenzati negativamente o corrosi dai fluidi che trasudano naturalmente dalle ferite.
"Il nostro obiettivo futuro è sviluppare sistemi di medicazione per ferite convenienti e altamente efficienti per applicazioni cliniche pratiche", afferma Lin. + Esplora ulteriormente
