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EMPA : un capteur pour la cicatrisation des plaies.

Un nouveau pansement avertit le personnel soignant dès qu'une plaie guérit mal – sans qu'il soit nécessaire de l'enlever. La fluorescence de capteurs incorporés au matériau du pansement change d'intensité lorsque le pH de la plaie se modifie. Ce qui devrait aussi permettre la surveillance des plaies chroniques à domicile.

Souvent le renouvèlement des pansements des petites plaies courantes dans la vie quotidienne est déjà des plus désagréables. Cela pique, tiraille et même parfois la croûte en train de se former se détache et la plaie se remet à saigner. C'est pourquoi on préfère attendre que le pansement se décolle de lui-même. Il en va autrement des plaies chroniques. En règle générale le personnel soignant doit changer régulièrement le pansement, pas seulement pour des raisons d'hygiène mais aussi pour examiner la plaie, la nettoyer et prélever des frottis. Ceci n'irrite pas seulement la peau mais permet à des bactéries de s'y déposer – ce qui accroît le risque d'infection. Il serait préférable que le pansement demeure plus longtemps sur la peau et que le personnel soignant puisse «lire» l'état de la paie depuis l'extérieur.

 

L'idée de pouvoir voir à travers un pansement est à l'origine du projet Flusitex (Fluorescence sensing integrated into medical textiles) financé par l'initiative suisse Nano-Tera. Des chercheurs et chercheuses de l'Empa développent en commun avec des collègues de l'EPF de Zurich, du Centre Suisse d’Electronique et de Microtechnique (CSEM) et de l'Hôpital universitaire de Zurich un système high-tech qui doit fournir au personnel soignant des données sur l'état d'une plaie. Luciano Boesel, du laboratoire «Biomimetic Membranes and Textiles», de l'Empa qui coordonne ce projet à l'Empa explique: «Un pansement «intelligent» auquel sont incorporés des capteurs fournira en continu des informations sur l'avancement du processus de guérison – ainsi le pansement ne devra plus être renouvelé plus souvent que nécessaire.» Ce qui assurera un traitement plus doux pour les patients et moins de travail pour le personnel soignant. Moins de travail signifie ici aussi moins de coûts : le traitement des plaies chroniques a provoqué des dépenses de 17 milliards de dollars l'année dernière dans le monde entier.

 

La guérison des plaies en phases

Lorsque les plaies guérissent, le corps produit des substances spécifiques dans une succession complexe de différents processus biochimiques avec une variation de paramètres métaboliques. Suivant la phase de guérison, par exemple, la quantité de glucose et d'oxygène augmente ou diminue, le pH lui aussi change. Toutes ces substances peuvent être détectées à l'aide de capteurs spéciaux. A côté de cela, les partenaires du projet du CSEM développent avec l'Empa dans le projet Flusitex un appareil de mesure de la fluorescence portable, peu coûteux et simple à utiliser. Il doit permettre de suivre l'évolution le pH, des taux de glucose et d'oxygène au cours de la guérison de la plaie. Un changement de ces valeurs permet de tirer des conclusions sur d'autres processus biochimique de la la guérison de la plaie.

 

Le pH comme indicateur des plaies chroniques

Le pH est particulièrement utile sur les plaies chroniques. Si la plaie guérit normalement, le pH augmente tout d'abord jusqu'à 8 pour diminuer ensuite à des valeurs de 5 à 6. Si toutefois une plaie ne se referme pas, le pH oscille entre 7 et 8. Il serait ainsi utile que le personnel soignant soit rendu attentif par un signal au fait que le pH reste constant à une valeur élevée. En présence d'un pH bas on pourrait ainsi attendre,  du moins si le pansement ne doit pas être renouvelé pour des raisons d'hygiène.

 

Et comment fonctionnent ces capteurs? Des molécules-capteurs fluorescentes «taillées sur mesure» réagissent en émettant un signal lorsque certaines substances apparaissent dans l'exsudat de la plaie. Elles deviennent fluorescentes, et certaines changent même de couleur dans le domaine visible ou ultraviolet. Grâce à une échelle de couleur on peut alors interpréter ces changements de couleur et en déduire la quantité de la substance libérée.

 

Des molécules lumineuses 

Le chimiste Guido Panzarasa du laboratoire «Biomimetic Membranes and Textiles» montre comment ces molécules-capteurs fonctionnent en laboratoire. Pour cela il ajoute à une solution renferment ces molécules goutte à goutte et avec précaution une solution présentant un pH de 7,5. Le changement de fluorescence se distingue très nettement en éclairage ultraviolet. Lorsqu'il ajoute une autre solution, la fluorescence diminue. Un coup d'oeil sur le flacon de la deuxième solution le confirme: le pH de la deuxième solution est plus bas.

L'équipe de l'Empa a développé une molécule formée de chlorure de benzalkonium et de pyranine. Le chlorure de benzalkonium est une substance aussi couramment utilisée dans les savons médicaux et qui agit contre les bactéries, les champignons et autres microorganismes; la pyranine est un colorant utilisé entre autres dans les stylo marqueurs et qui devient fluorescente en éclairage ultraviolet. «Ce biomarqueur fonctionne très bien», explique Panzarasa, «et le mieux à des pH situés entre 5,5 et 7.5. Sa couleur peut être rendue visible en utilisant de simples lampes à ultraviolets du commerce.»» L'équipe de l'Empa a publié récemment ses résultats dans la revue scientifique «Sensors and Actuators B – Chemical».

Cette molécule de synthèse présente un autre avantage: grâce au chlorure de benzalkonium, elle possède une action antibac-térienne sur la peau, comme l'on confirmé les chercheurs du laboratoire «Biointerfaces» de l'Empa pour des bactéries de staphylocoque doré. Ainsi à l'avenir les bactéries indésirables pourraient  être combattues avec le choix d'un matériau de pansement approprié. D'autres évaluations, telles que celle de la compatibilité cellulaire et tissulaire, restent encore à effectuer. C'est aussi la raison pour laquelle les chercheurs ne savent pas encore comment leur capteur fonctionne dans une plaie complexe.

 

Vif intérêt de la part de l'industrie

Afin d'illustrer à quoi pourrait ressembler un pansement intelligent de l'avenir, Luciano Boesel pose un prototype sur une table de son laboratoire. «Il n'est pas nécessaire que les capteurs occupent toute la surface du pansement. Il suffit d'imprégner quelques petits cylindres avec la molécule de pyranine-benzalkonium et de les inclure dans le matériau support. Ceci ne rendra pas ces pansement réalisés industriellement notablement plus coûteux que les pansements actuels, au maximum d'un sixième à un cinquième plus chers.» explique-t-il. C'est ce à quoi travaillent les chercheurs de l'Empa dans le projet subséquent «FlusiTex-Gateway» avec les partenaires industriels Flawa, Schöller, Kenzen et Theranoptics. Guido Panzarasa laisse alors tomber sur tous les petits cylindres du prototype de pansement des gouttes de différents liquides présentant des pH différents. Et effectivement on distingue alors nettement ici aussi des points plus clairs ou plus foncés dès que l'on allume une lampe à ultraviolet. On les distingue même à l'oeil nu, par une fluorescence jaune si les liquides de pH élevés entrent en contact avec le capteur. Les scientifiques en sont persuadés: comme le PH peut être «lu» d'une manière aussi simple et informe avec précision sur l'état acide ou basique de l'échantillon, un tel pansement est bien adapté pour servir d'outil diagnostique. Et avec l'appareil de mesure de la fluorescence développé par le CSEM, il est possible d'obtenir des mesures plus précises du pH pour les applications médicales.

 

A l'avenir, ces signaux pourraient aussi être lus au moyen de la caméra d'un smartphone, comme l'indique Boesel. En association avec une simple app, le personnel soignant et les médecins pourraient ainsi aisément «lire depuis l'extérieur» l'état d'une plaie même sans lampe UV. Et à leur domicile, les patientes et les patients auraient ainsi aussi la possibilité de déceler à temps une plaie qui évolue vers la chronicité.

 

Source : EMPA 4 juil. 2017 | M. PETER

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