Учёные создали «умный» пластырь для ускоренного заживления хронических ран

Учёные из Университета Ханьяна в Южной Корее разработали интеллектуальный медицинский пластырь нового поколения, который способен менять форму при температуре тела и одновременно ускорять заживление хронических ран.

Исследование, опубликованное в журнале Advanced Materials, посвящено проблеме хронических ран, особенно у пациентов с диабетом, у которых процесс восстановления тканей часто нарушен из-за воспаления, инфекции и замедленной регенерации. Традиционные методы закрытия ран — швы, скобы и клеи — лишь механически стягивают края повреждения и не участвуют в биологических процессах заживления.

Новая разработка представляет собой микрoигольчатый пластырь, созданный с использованием 4D-печати, который активируется при температуре 37°C и способен «подстраиваться» под форму ткани. После нанесения он изгибается, улучшая контакт с раной и способствуя её закрытию. В конструкцию также встроены элементы доставки терапевтических молекул и антибактериальной защиты.

Особенность технологии заключается в сочетании сразу нескольких подходов: искусственного интеллекта, машинного обучения, биомиметики и ДНК-нанотехнологий. Учёные использовали алгоритмы для прогнозирования поведения материала и оптимизации его структуры, что позволило избежать множества экспериментальных проб. Наиболее точные результаты показала модель регрессии Гауссовских процессов, позволившая предсказать, как состав и структура материала влияют на его способность менять форму.

В качестве источника вдохновения исследователи использовали хищное растение росянку (Drosera capensis), которое захватывает добычу за счёт скоординированных движений и липких поверхностей. Эти принципы были перенесены в инженерную конструкцию пластыря, способного «самоорганизовываться» после контакта с тканями.

Эксперименты показали, что микрoиглы быстро восстанавливают заданную форму при температуре тела, обеспечивают устойчивый контакт с повреждённой тканью и способствуют более быстрому закрытию раны по сравнению с традиционными методами. Дополнительно система обеспечивала контролируемое высвобождение ДНК-наночастиц, стимулирующих регенерацию, а также демонстрировала выраженный антибактериальный эффект против Escherichia coli и Staphylococcus aureus.

В доклинических испытаниях технология ускоряла заживление и улучшала качество восстановления тканей. По словам руководителя исследования Хён-До Чуна, ключевым достижением стало не только биомиметическое устройство, но и использование искусственного интеллекта для превращения биологических принципов в предсказуемую и программируемую медицинскую систему.

Хотя до клинического применения ещё необходимы дополнительные исследования, разработка рассматривается как основа для будущих «умных» медицинских устройств — от заживляющих пластырей до имплантов и биосовместимых каркасов, способных адаптироваться к условиям организма и активно участвовать в процессе лечения.