פלסטר חכם ישדר למכשיר הנייד

פרופ' חוסאם חאיק. צילום: הטכניון
פרופ' חוסאם חאיק. צילום: הטכניון

חוקרים בטכניון פיתחו פלסטר חכם, הסוגר בעצמו את החתך הניתוחי, ומשדר למכשיר הנייד נתונים על תהליך הריפוי

תארו לכם ניתוח בלי תפרים, בלי סיכות ובלי הדבקה, באמצעות פלסטר חכם שלא רק סוגר את החתך הניתוחי אלא גם מנטר את מצבו ומאיץ את ריפויו. יותר מכך, הפלסטר הזה מוצמד לעור לפני הניתוח והוא שמסייע להצמיד את שני צדי החתך זה לזה. הקונספט האמור פותח לכדי אב טיפוס פעיל, שיעילותו הודגמה במחקר שהתפרסם בכתב העת Advanced Materials, על ידי פרופ' חוסאם חאיק והפוסט-דוקטורנט (כיום פרופ') נינג טאנג מהפקולטה להנדסה כימית בטכניון.

בתרשים, משמאל לימין: מבט צד: לאחר שהפלסטר (הפס לבן מעל הרקמה) הוצמד לאזור המיועד, הניתוח מבוצע דרכו; בתום הניתוח מוצמדים שני חלקי הפלסטר החתוכים זה לזה באופן ידני ו"גוררים" איתם את הרקמה החתוכה. צילום: הטכניון

ניתוח בשיטה הקונבנציונלית מבוסס על חיתוך הרקמה, ביצוע הפעולות הנדרשות וסגירה מחדש של הרקמה הפצועה. סגירה זו נעשית בדרכים פולשניות כגון תפירה וחיבור בסיכות, הפוגעות גם ברקמה הבריאה שסביב הקרע ויוצרות במקרים רבים סיבוכים חדשים. גם המעקב אחר שיקום הרקמה מוגבל מאוד, שכן אם הניתוח הוא באיבר פנימי קשה לעקוב אחריו, ואפילו אם אינו פנימי, כל הערכת-מצב דורשת הסרה של החבישה, מה שפותח אפשרות לזיהום המקום. לבסוף, ההערכה של מצב הרקמה בשלבים השונים שלאחר הניתוח נעשית בדרך ויזואלית – מבטו של הרופא – שיש בה כמובן אלמנט סובייקטיבי והיא אינה יכולה להעריך במדויק את קצב הריפוי ולא לזהות דלקת שאינה ניכרת לעין.

"הטכנולוגיה שפיתחנו תוכל לייתר במקרים רבים את הצורך בסיכות, בתפרים ובחבישה רגילה", מסביר פרופ' חאיק. " הפלסטר החכם כולל מצע פולימרי, ויש בו מערך חיישנים רגישים לניטור מדדים כימיים ופיזיקליים בסביבת הפצע. הן למצע הפולימרי והן לחיישנים יש יכולת איחוי עצמית לאחר קריעה או חיתוך".

השכבה העליונה של הפלסטר מוסרת ועל העור נשאר רק המערך הפעיל של חישה, שידור ושחרור חומרים אנטי-בקטריאליים. צילום: הטכניון

איך מדביקים את הפלסטר?

"את הפלסטר החכם מדביקים לרקמה לפני החיתוך וחותכים את הרקמה דרכו. מאחר שהפלסטר מאופיין ביכולות ריפוי עצמי, ללא צורך בעזרים טכניים חיצוניים, משיכת שני צידי הפלסטר החתוך זה אל זה מחזירה אותו למצבו הראשוני בתוך מספר שניות. תוך כדי איחוי, הפלסטר מושך את הרקמה שהוא מודבק אליה עד סגירתה המוחלטת. המדבקה ממשיכה להחזיק את שני חלקי החתך ברקמה בצורה אוטונומית עד שתהליך האיחוי הביולוגי של החתך מושלם".

על פי מפתחי הפלסטר, במהלך כל שלבי הניתוח והריפוי, החיישנים של הפלסטר החכם מנטרים ברקמה המתאחה, באופן רציף, מדדים פיזיולוגיים חיוניים ובהם טמפרטורה, PH ורמות גלוקוז. מדדים אלה מספקים אינדיקציה לגבי מצב הריפוי של הרקמה המתאחה, מעורבות פוטנציאלית של זיהומים, התפתחות אי-סדרים פיזיולוגיים וכו׳. לדברי פרופ' חאיק, "בניגוד להערכה הוויזואלית הנהוגה כיום, הפלסטר החכם יספק לרופא מעין 'עיניים כימיות' למעקב אחר הרקמה וזאת ללא צורך להוריד את החבישה".

שני חלקי הפלסטר מתאחים הודות לתכונת הריפוי העצמי, והפצע נסגר גם הוא. כשהפלסטר חוזר לקדמותו חוזרות גם כל תכונותיו החשמליות והכימיות הנדרשות לניטור הרקמה. בנוסף משחרר הפלסטר, לפי צורך, חומרים אנטי-בקטריאליים. צילום: הטכניון

את הנתונים הפיזיולוגיים השונים משדר הפלסטר דרך סמארטפון לצוות המטפל, המקבל תמונת מצב מפורטת ואובייקטיבית בלי שיהיה צריך לחשוף את החתך. יותר מכך, הפלסטר משחרר חומרים אנטי-בקטריאליים המאיצים את השיקום.

הרעיון של יריעה אלקטרונית מלאכותית המרפאת את עצמה הודגם במחקרים קודמים במעבדות של פרופ׳ חאיק. עם זאת, במחקר החדש נדרשו החוקרים לפתח חומרים פונקציונליים חדשים להרכבת היריעה, משום שכאן נדרשת התאמה להצמדה מתמשכת לרקמה ביולוגית. בניסויים ברקמות במעבדה ובבעלי חיים הראו החוקרים כי המערכת מצליחה לרפא את הרקמה החתוכה ביעילות דומה לזו המתאחה בעזרת תפרים או דבקים ביולוגים, אך בניגוד לדרך המסורתית, עושה זאת בלי להשתמש בעזרים חיצוניים ומבלי להשאיר סימנים אחרי הניתוח, כפי שקורה בריפוי בעזרת תפרים.

הניסויים בבעלי חיים הראו כי המערכת אכן מספקת עדכון רציף ומדויק לגבי הסמנים הביו-כימיים של הרקמה בתהליך הריפוי ומאיצה את ההחלמה. לדברי פרופ' חאיק, "הטכנולוגיה החדשה מבטאת גישה חדשה לביצוע וריפוי חתכים במהלך הניתוח ומאפשרת ניטור בזמן החלמה – דבר בעל חשיבות מכרעת בהתחשב בכך שפצעים בתהליך ריפוי, ואפילו פצעים סגורים, חשופים לפתוגנים כגון חיידקים, ולכן גם עליהם צריך לשמור היטב ולנטר בשלב מוקדם דלקות וזיהומים. בנוסף, הטכנולוגיה החדשה יכולה לסייע בריפוי של פצעים וחתכים שונים ופצעים כרוניים שאינם נרפאים מעצמם".

ד"ר נינג טאנג. צילום: באדיבות הטכניון

פרופ׳ חוסאם חאיק הוא ראש המעבדות להתקדנים מבוססי ננו-חומרים ודיקן לימודי הסמכה בטכניון. הוא מוביל מחקרים במגוון תחומים המשלבים ננואלקטרוניקה, חישה חכמה ועוד לטובת יישומים רפואיים, חלקם מותאמים לצורכי העולם השלישי. ד"ר נינג טאנג השלים את כל תאריו באוניברסיטת טיאנג'ין והגיע למעבדת חאיק כפוסט-דוקטורנט. בתום הפוסט-דוקטורט, שבמסגרתו הוא ערך את המחקר הנוכחי, הוא התמנה לפרופסור משנה באוניברסיטת שחמאי ג'יאו טונג.

למאמר בכתב העת Advanced Materials לחצו כאן.