Le capteur sans pile analyse cinq biomarqueurs de la plaie en un seul patch

La plupart des capteurs de plaies portables ne mesurent qu’un ou un petit nombre de paramètres, et ils nécessitent des cartes de circuits imprimés et des batteries volumineuses. Le patch capteur PETAL, quant à lui, mesure actuellement cinq biomarqueurs et ne nécessite aucune pile pour fonctionner. D’autres biomarqueurs peuvent être ajoutés si nécessaire.

Chaque patch de capteur PETAL se compose d’un panneau fluidique modelé sous la forme d’une fleur à moulinet à cinq pétales, chaque “pétale” agissant comme une région de détection. Une ouverture au centre du panneau fluidique recueille le fluide de la plaie et distribue le fluide uniformément via cinq canaux d’échantillonnage vers les régions de détection pour analyse. Chaque région de détection utilise un produit chimique changeant de couleur différent pour détecter et mesurer les indicateurs de plaie respectifs, à savoir la température, le pH, la triméthylamine, l’acide urique et l’humidité.

Le panneau fluidique est pris en sandwich entre deux films minces. La couche de silicone transparente supérieure permet les fonctions cutanées normales d’échange d’oxygène et d’humidité, et elle permet également l’affichage d’images pour une capture et une analyse précises des images. La couche inférieure de contact avec la plaie attache délicatement le patch du capteur à la peau et protège le lit de la plaie du contact direct avec le panneau du capteur, afin de minimiser les perturbations du tissu de la plaie.

Une fois que suffisamment de liquide de plaie s’est accumulé (généralement en quelques heures ou en quelques jours), le patch capteur PETAL achèvera la détection des biomarqueurs en 15 minutes. Des images ou une vidéo du patch du capteur peuvent être enregistrées sur un téléphone portable pour être classées à l’aide de l’algorithme d’IA propriétaire.

Lors d’expériences en laboratoire, le patch capteur PETAL a démontré une grande précision de 97 % pour différencier les plaies chroniques et les brûlures cicatrisantes et non cicatrisantes.

Une surveillance rapide et efficace de l’état de cicatrisation des plaies est essentielle au soin et à la gestion des plaies. Une mauvaise cicatrisation des plaies, telles que les plaies chroniques (c’est-à-dire celles qui ne cicatrisent pas après trois mois) et les cicatrices pathologiques post-brûlure, pourraient entraîner des complications médicales potentiellement mortelles et un fardeau économique considérable pour les patients et les systèmes de santé du monde entier.

Une invention récente d’une équipe de chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) et de l’Institut de recherche et d’ingénierie des matériaux (IMRE) d’A*STAR fournit un moyen simple, pratique et efficace de surveiller la guérison des plaies afin de déclencher une intervention clinique en temps opportun pour améliorer les soins et la gestion des plaies.

Actuellement, la cicatrisation des plaies est généralement examinée visuellement par un clinicien. Les infections des plaies sont principalement diagnostiquées par écouvillonnage suivi d’une culture bactérienne qui implique un long temps d’attente et ne permet pas un diagnostic rapide des plaies. Cela rend difficile la prédiction précise de la cicatrisation des plaies dans le cadre clinique. En outre, l’évaluation des plaies nécessite généralement le retrait manuel fréquent du pansement, ce qui augmente les risques d’infection et peut entraîner des douleurs et des traumatismes supplémentaires pour les patients.

« Pour relever ce défi, les chercheurs de NUS ont combiné notre expertise en électronique flexible, en intelligence artificielle (IA) et en traitement de données de capteurs avec les capacités de nanocapteurs des chercheurs de l’IMRE pour développer une solution innovante qui pourrait bénéficier aux patients souffrant de plaies complexes », a déclaré le professeur agrégé Benjamin Tee. du Département de science et d’ingénierie des matériaux du NUS College of Design and Engineering et du NUS Institute for Health Innovation & Technology.

Le patch capteur PETAL (papier, sans pile, in situ, multiplexé avec IA) comprend cinq capteurs colorimétriques qui peuvent déterminer l’état de cicatrisation du patient en 15 minutes en mesurant une combinaison de biomarqueurs : température, pH, triméthylamine, l’acide urique et l’humidité de la plaie. Ces biomarqueurs ont été soigneusement sélectionnés pour évaluer efficacement l’inflammation de la plaie, l’infection ainsi que l’état de l’environnement de la plaie.

“Nous avons conçu le patch capteur PETAL semblable à du papier pour qu’il soit fin, flexible et biocompatible, ce qui lui permet d’être intégré facilement et en toute sécurité avec un pansement pour la détection de biomarqueurs. Nous pouvons donc potentiellement utiliser ce patch capteur pratique pour une détection rapide et peu coûteuse gestion des soins des plaies dans les hôpitaux ou même dans des établissements de soins de santé non spécialisés tels que les maisons », a expliqué le Dr Su Xiaodi, scientifique principal, département des matériaux souples, IMRE d’A * STAR.

Le patch capteur est capable de fonctionner sans source d’énergie – les images du capteur sont capturées par un téléphone portable et analysées par des algorithmes d’IA pour déterminer l’état de guérison du patient.

Le professeur Assoc Tee a déclaré : « Notre algorithme d’IA est capable de traiter rapidement les données d’une image numérique du patch du capteur pour une classification très précise de l’état de guérison. Cela peut être fait sans retirer le capteur de la plaie. De cette façon, les médecins et les patients peut surveiller les plaies plus régulièrement avec peu d’interruption de la cicatrisation. Une intervention médicale opportune peut alors être administrée de manière appropriée pour prévenir les complications indésirables et les cicatrices.

La conception et la fabrication du patch capteur PETAL ont été rapportées dans le journal Avancées scientifiques le 16 juin 2023.

Aucun signe apparent d’effet indésirable n’a été observé sur la surface de la peau en contact avec le patch capteur PETAL pendant quatre jours, démontrant la biocompatibilité du patch capteur PETAL pour la surveillance ambulatoire des plaies.

Dans la présente étude, la performance du patch capteur PETAL a été démontrée sur les plaies chroniques et les brûlures. Cette technologie basée sur l’IA peut être adaptée et personnalisée pour d’autres types de plaies, en incorporant différents capteurs colorimétriques, tels que le glucose, le lactate ou l’interleukine-6 ​​pour les ulcères diabétiques. Le nombre de zones de détection peut également être facilement reconfiguré pour détecter simultanément différents biomarqueurs, de sorte que son application peut être élargie pour différents types de plaies.

Un brevet international pour cette invention a été déposé et les chercheurs prévoient de passer ensuite aux essais cliniques sur l’homme.