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Le lesioni cutanee causate da una pressione prolungata si verificano spesso in persone che non sono in grado di cambiare la propria posizione in modo indipendente, come i neonati malati negli ospedali o le persone anziane. Grazie a partnership di successo con l’industria e la ricerca, gli scienziati dell’Empa stanno ora lanciando due soluzioni intelligenti per le piaghe da decubito.
Se viene applicata troppa pressione sulla nostra pelle per un lungo periodo di tempo, si danneggia.
Le persone ad alto rischio di tali lesioni da pressione includono chi è in sedia a rotelle, i neonati nelle unità di terapia intensiva e gli anziani. Le conseguenze sono ferite, infezioni e dolore.
Le cure sono complesse e costose. «Inoltre, le malattie esistenti possono essere esacerbate da tali lesioni da pressione», afferma il ricercatore dell’Empa Simon Annaheim del laboratorio Biomimetic Membranes and Textiles di San Gallo.
Secondo Annaheim, sarebbe più sostenibile prevenire il verificarsi di danni ai tessuti.
Due progetti di ricerca in corso, che coinvolgono i ricercatori dell’Empa, stanno ora portando avanti soluzioni: sono in fase di sviluppo un materasso equalizzatore per i neonati nelle unità di terapia intensiva e un sistema di sensori tessili per paraplegici e persone costrette a letto.
Le esigenze della nostra pelle sono completamente diverse a seconda dell’età: negli adulti, l’attrito della pelle sulla superficie sdraiata, le forze di taglio fisiche nei tessuti e la mancanza di traspirabilità dei tessuti sono i principali fattori di rischio.
Al contrario, la pelle dei neonati che ricevono cure intensive è estremamente sensibile di per sé e qualsiasi perdita di liquidi e calore attraverso la pelle può diventare un problema.
“Mentre questi bambini particolarmente vulnerabili vengono curati per riportarli in salute, la situazione di riposo non dovrebbe causare ulteriori complicazioni”, afferma Annaheim.
Pensa che i materassi convenzionali non siano appropriati per i neonati con pesi molto diversi e varie malattie.
Il team di Annaheim sta quindi lavorando con i ricercatori dell’ETH di Zurigo, dell’Università di Scienze Applicate di Zurigo (ZHAW) e dell’Ospedale pediatrico universitario di Zurigo per trovare una superficie di appoggio ottimale per la pelle delicata dei bambini.
Questo materasso dovrebbe essere in grado di adattarsi individualmente al corpo per aiutare i bambini con un inizio di vita difficile.
Per fare ciò, i ricercatori hanno prima determinato le condizioni di pressione nelle varie regioni del corpo del neonato.
“I nostri sensori di pressione hanno mostrato che la testa, le spalle e la parte inferiore della colonna vertebrale sono le aree con il maggior rischio di piaghe da decubito”, afferma Annaheim.
Questi risultati sono stati incorporati nello sviluppo di un tipo speciale di materasso riempito d’aria: con l’aiuto di sensori di pressione e di un microprocessore, le sue tre camere possono essere riempite con precisione tramite una pompa elettronica in modo da ridurre al minimo la pressione nelle rispettive aree.
Un processo laser a infrarossi sviluppato presso l’Empa ha permesso di produrre il materasso da una membrana polimerica flessibile e multistrato, delicata sulla pelle e senza cuciture irritanti.
Dopo un processo di sviluppo in più fasi in laboratorio, i primi piccoli pazienti sono stati lasciati sdraiare sul materasso prototipo. L’effetto è stato immediatamente evidente quando i ricercatori hanno riempito il materasso d’aria a vari livelli a seconda delle esigenze individuali dei bambini: rispetto a un materasso in schiuma convenzionale, il prototipo ha ridotto la pressione sulle parti vulnerabili del corpo fino al 40%.
A seguito di questo studio pilota di successo, il prototipo è ora in fase di ottimizzazione nei laboratori dell’Empa.
Simon Annaheim e il dottorando Tino Jucker inizieranno presto uno studio su larga scala con il nuovo materasso presso il Dipartimento di Medicina Intensiva e Neonatologia dell’Ospedale Pediatrico Universitario di Zurigo.
In un altro progetto, i ricercatori dell’Empa stanno lavorando sulla prevenzione del cosiddetto danno tissutale dell’ulcera da pressione negli adulti.
Ciò comporta la conversione dei fattori di rischio della pressione e dei disturbi circolatori in utili segnali di allarme.
Se si rimane nella stessa posizione per molto tempo, la pressione e i problemi circolatori portano a un apporto insufficiente di ossigeno al tessuto.
Mentre la mancanza di ossigeno innesca un riflesso di movimento nelle persone sane, questo ciclo di feedback neurologico può essere interrotto nelle persone con paraplegia o pazienti in coma, ad esempio.
In questo caso, i sensori intelligenti possono aiutare a fornire un allarme tempestivo del rischio di danni ai tessuti.
Nell’ambito del progetto ProTex, un team di ricercatori dell’Empa, dell’Università di Berna, della Scuola universitaria professionale OST e della Bischoff Textil AG di San Gallo ha sviluppato un sistema di sensori realizzato con tessuti intelligenti con relativa analisi dei dati in tempo reale.
«I sensori tessili compatibili con la pelle contengono due diverse fibre polimeriche funzionali», afferma Luciano Boesel del laboratorio Biomimetic Membranes and Textiles dell’Empa di San Gallo.
Oltre alle fibre sensibili alla pressione, i ricercatori hanno integrato fibre polimeriche conduttrici di luce (POF), che vengono utilizzate per misurare l’ossigeno.
«Non appena il contenuto di ossigeno nella pelle diminuisce, il sistema di sensori altamente sensibile segnala un rischio crescente di danni ai tessuti», spiega Boesel.
I dati vengono poi trasmessi direttamente al paziente o al personale infermieristico.
Ciò significa, ad esempio, che una persona sdraiata può essere riposizionata in tempo utile prima che il tessuto venga danneggiato.
La tecnologia alla base di questo include anche un nuovo processo di filatura a umido microfluidico sviluppato presso l’Empa per la produzione di POF.
Consente un controllo preciso dei componenti polimerici nell’ordine dei micrometri e una lavorazione più fluida ed ecologica delle fibre.
Il processo microfluidico è uno dei tre brevetti emersi fino ad oggi dal progetto ProTex.
Un altro prodotto è un sensore tessile traspirante che viene indossato direttamente sulla pelle.
Lo spin-off Sensawear di Berna, nato dal progetto nel 2023, sta attualmente portando avanti il lancio sul mercato.
Anche il ricercatore dell’Empa Boesel ne è convinto: «I risultati e le tecnologie di ProTex consentiranno in futuro ulteriori applicazioni nel campo della tecnologia dei sensori indossabili e dell’abbigliamento intelligente».
Immagine: Universitäts-Kinderspital Zürich
