Nova generacija bežičnih, ekološki prihvatljivih ‘pametnih zavoja’ mogla bi pomoći pacijentima sa ranama koje ne zarastaju da izbjegnu infekcije, kažu naučnici.
Zavoj bi mogao da pomogne u poboljšanju kvaliteta života ljudi koji žive sa hroničnim ranama koje ne zarastu, a koje trenutno često zahtevaju bolno čišćenje i lečenje. Rane koje ne zarastu mogu biti nuspojava određenih lekova ili zdravstvenih faktora kao što su dijabetes, rak ili oštećeni krvni sudovi.
Tim istraživača iz Velike Britanije i Francuske razvio je prvi zavoj ove vrste, koji je ugrađen sa diodama koje emituju svetlost (LED) za kupanje rana u sterilisanju ultraljubičastog svetla, sprečavajući rast bakterija bez upotrebe lekova kao što su antibiotici.
UV svetlo se već široko koristi za sterilizaciju predmeta poput hirurške opreme i sveže hrane. Lečenje bakterijskih infekcija u ranama koje ne zarastu UV svetlom umesto lekovima može pomoći da se uspori porast opasnih novih sojeva bakterija otpornih na antibiotike poznatih kao „superbakterije“.
U novom radu objavljenom u časopisu IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Sistems, istraživači navode kako su napravili pametni zavoj i pokazali njegovu antibakterijsku efikasnost.
Napravili su tanak, fleksibilan induktivni kalem koji se mogao integrisati u tkaninu zavoja. Zavojnica koristi tehniku koja se zove magnetno-rezonantni bežični prenos snage da obezbedi napajanje UV LED diodama bez potrebe za baterijama.
Umesto toga, induktivna zavojnica prima svoju snagu preko vazduha, koja se prenosi sa drugog namotaja povezanog na električnu mrežu. LED diode se mogu napajati na neodređeno vreme jednostavnim držanjem predajnog i prijemnog namotaja blizu jedan drugom dok se antimikrobni tretman ne završi.
U laboratorijskim testovima, istraživači su izložili uzorke soja gram-negativnih bakterija pod nazivom Pseudoalteromonas sp. D41 na UV svetlo koje napaja pametni zavoj. Neki oblici gram-negativnih bakterija mogu izazvati niz ozbiljnih infekcija kod ljudi.
Testovi su pokazali da pametni zavoj može usporiti i zaustaviti rast Pseudoalteromonas sp. D41 na površini stakala, efikasno iskorenjujući bakterije u roku od šest sati. Istraživači sugerišu da bi sistem mogao da nađe upotrebu u medicinskim ustanovama da uradi isto za bakterije u hroničnim ranama pacijenata koji ne zarastu.
Profesor Steve Beebi, RAEng katedra za nove tehnologije na Univerzitetu u Sautemptonu, koautor je rada. On je rekao: „Upotreba ultraljubičastog svetla za ubijanje virusa i bakterija je dobro poznata i ovo je prvi rad na integraciji LED dioda koje emituju UVC u zavoj i istraživanje njegove efikasnosti. Ovaj pristup bi mogao da pruži značajnu korist u lečenju upornih rana i je veliki napredak u odnosu na tipične pametne zavoje koji pokušavaju da prate stanje rane.“
Dr Mahmud Vagih, sa inženjerske škole Džejms Vat Univerziteta u Glazgovu, je još jedan koautor rada. Razvio je sistem bežične isporuke energije pametnog zavoja.
Dr Vagih je rekao: „Tradicionalne baterije su glomazne, nefleksibilne i treba ih redovno menjati. To ih čini teškim za upotrebu u zavojima, koji moraju da budu u skladu sa konturama tela pacijenata da bi pružili pouzdan tretman tokom nekoliko sati. Sistem koji smo razvili je fleksibilan i može se neprimetno integrisati u tkaninu zavoja za napajanje LED dioda, koje isporučuju UV-C svetlost na bilo kojoj površini.“
„Verujemo da će pametni zavoji biti ključni za buduću zdravstvenu zaštitu, ali moramo da vodimo računa o njihovom uticaju na životnu sredinu. Samo u Velikoj Britaniji se godišnje proda preko 40.000 tona baterija i manje od polovine ih se reciklira. Naša tehnologija bežičnog napajanja omogućiće održivi rast zdravstvenih proizvoda kao alternativa tretmanima zasnovanim na lekovima.
„Nastavićemo da sarađujemo na daljem razvoju zavoja kako bismo integrisali senzore koji mogu da prate napredak rana, kao i da planiramo da testiramo tehnologiju u kliničkim okruženjima u godinama koje dolaze.
Pametni zavoj je izgrađen na tehnologiji koju su prvobitno razvili dr Vagih i njegove kolege sa Univerziteta u Sautemptonu. Istraživanje je prikazano u drugom radu, nedavno objavljenom u IEEE Transactions on Industrial Electronics.
U radu je prikazana prva upotreba magnetno-rezonantnog bežičnog prenosa energije za snabdevanje električnom energijom standardnog tekstila korišćenjem vezenja ili sito štampe — karakteristika koja je pomogla da se pametni zavoj omogući.
U ovom slučaju, napajanje je napajano novorazvijenom fleksibilnom elektronskom otporniku napravljenom od srebra i ugljenika koji je odštampan na tekstilnoj površini da deluje kao nosivi grejni element. Sistem je mogao da se zagreje do 60◦C dok je odvojen od predajnika za 2cm sa efikasnošću većom od 50%.
Dr Vagih je rekao: „Grejači su veoma intenzivni, tako da grejači na baterije imaju tendenciju da ili veoma brzo prožvaću baterije ili daju samo umerenu količinu toplote malo duže pre nego što je potrebna promena.“
„Ovaj rad pokazuje kako se visokofrekventni magnetno-rezonantni bežični prenos energije može koristiti za napajanje efikasnog sistema grejanja ugrađenog u odeću koja se može prati i ponovo koristiti, što je nemoguće sa konvencionalnim baterijama.
„Efikasnost isporuke energije je dvostruko veća od prethodnih nosivih bežičnih prijemnika koji su razvijeni na drugim mestima. S obzirom na važnost energetski efikasnih rešenja za grejanje, ovo otvara nove mogućnosti za upotrebu u medicinskim aplikacijama, zagrejanoj odeći koja se može nositi u hladnim uslovima i više.“
