Lesões na pele são inevitáveis ​​e feridas causadas por doenças crônicas frequentemente exigem um longo período de recuperação. A cicatrização crônica de feridas pode levar a complicações graves, como infecção bacteriana e sangramento. Quando curativos tradicionais (gaze e hidrogel, etc.) são usados ​​para tratar feridas crônicas, apresentam algumas desvantagens, como liberação descontrolada de medicamentos, adesão ao tecido da ferida e função única. Para solucionar esses problemas, pesquisas sobre curativos multifuncionais e com liberação controlada de medicamentos têm sido intensificadas. Dentre eles, o adesivo de microagulhas (MN) demonstra grande potencial na construção de curativos multifuncionais para o tratamento inteligente de feridas. O adesivo de MN pode penetrar na pele sem atingir nervos e vasos sanguíneos, permitindo uma administração minimamente invasiva. Além disso, a liberação controlada de medicamentos pode ser alcançada utilizando materiais responsivos a estímulos para encapsular as moléculas do medicamento na agulha.

Diagrama esquemático de curativos com microagulhas em formato de dente de tubarão para o tratamento inteligente de feridas.

Inspirada na estrutura dos dentes de tubarão, uma equipe da Universidade de Tecnologia de Nanjing desenvolveu um adesivo de microagulhas para o tratamento inteligente de feridas. Os curativos de microagulhas, contendo canais padronizados, foram copiados de moldes negativos de polidimetilsiloxano (PDMS) esculpidos a laser. A estrutura biônica permite que o adesivo de microagulhas mantenha uma adesão estável durante a recuperação a longo prazo de feridas crônicas. Um sistema de liberação controlada de medicamentos pode ser construído sobre o adesivo de microagulhas utilizando uma estrutura porosa ordenada e um hidrogel termossensível. Canais microfluídicos, compostos por conjuntos de microagulhas e estruturas porosas ordenadas, possibilitam a análise de múltiplos fatores inflamatórios no adesivo. Além disso, componentes eletrônicos de MXene são padronizados no adesivo de microagulhas para monitoramento sensível de movimentos.

Preparação de um padrão de MN com estrutura de dente de tubarão

Um hidrogel de N-isopropilacrilamida (NIPAM) sensível à temperatura foi utilizado para construir um sistema inteligente de liberação de fármacos em um adesivo de microagulhas (MN). Uma estrutura porosa de policarbonato de óxido de ferro (IO PC) foi introduzida na superfície da microagulha para aumentar sua capacidade de armazenamento de fármacos. Quando ocorre uma infecção, a temperatura na área da ferida pode atingir 39.4 °C. O aumento da temperatura na área da ferida faz com que o hidrogel de NIPAM sensível à temperatura se contraia, liberando os fármacos terapêuticos encapsulados. Além disso, os adesivos de microagulhas multifuncionais requerem um alto grau de integração de vários componentes funcionais (microagulhas, canais microfluídicos e eletrodos) em um adesivo completo. Os pesquisadores fabricaram o adesivo de microagulhas de dupla face utilizando uma técnica de dobragem simples, com um lado contendo microagulhas carregadas com fármacos e canais microfluídicos para terapia medicamentosa e análise bioquímica, e o outro lado contendo um eletrodo flexível para detecção de movimento.

Integração de microfluídica e eletrônica para adesivo de MN

Para verificar a capacidade de análise bioquímica do curativo MN, o lactato e a calprotectina contidos na amostra foram analisados ​​utilizando o curativo MN. A concentração dos biomarcadores é indicada pela intensidade de fluorescência da área de detecção. A intensidade de fluorescência do ácido lático apresentou correlação linear com a concentração na faixa de 0 a 350 mmol/L. A intensidade de fluorescência e a concentração de calprotectina apresentaram correlação linear de 0 a 300 mg/L. Esses resultados sugerem que os curativos MN são capazes de realizar análises bioquímicas. Para conferir ao curativo MN a capacidade de detecção de movimento, um circuito baseado em MXene foi integrado ao curativo. Os curativos foram aplicados nos dedos, pulsos, cotovelos e joelhos dos voluntários, sendo então flexionados em diferentes ângulos, e as alterações correspondentes na resistência foram registradas. Os resultados mostraram que o curativo MN apresentou alta sensibilidade à percepção de movimento. Para verificar a capacidade dos curativos MN em promover a cicatrização de feridas, os curativos MN utilizados em experimentos com animais foram encapsulados com fator de crescimento epidérmico humano (hEGF). Os resultados mostraram que o curativo MN contendo hEGF apresentou melhor capacidade de recuperação.

Aplicação do curativo MN na detecção de movimento

Os resultados da pesquisa relacionada foram publicados na ACS Nano sob o título "Curativo de microagulhas inspirado em dentes de tubarão para tratamento inteligente de feridas".