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手術後の創傷のモニタリングは、感染、創傷離開、その他の合併症を防ぐための重要なステップです。

しかし、手術部位が体の奥深くにある場合、モニタリングは通常、臨床観察または費用のかかる放射線検査に限定され、生命を脅かすようになる前に合併症を検出できないことがよくあります。

ハードバイオエレクトロニクスセンサーは、継続的なモニタリングのために体内に埋め込むことができますが、敏感な創傷組織にはうまく統合されない可能性があります。

傷の合併症が発生するとすぐに検出するために、シンガポール国立大学電気・コンピュータ工学部のジョン・ホー助教授とシンガポール国立大学健康イノベーション・テクノロジー研究所が率いる研究チームは、バッテリーを必要とせず、手術部位の奥深くから情報をワイヤレスで感知・送信できるスマート縫合糸を発明した。

これらのスマート縫合糸には、創傷の完全性、胃の漏出、組織の微細運動を監視できる小型電子センサーが組み込まれており、医療グレードの縫合糸と同等の治癒結果をもたらします。

この研究の画期的な成果は科学誌に初めて掲載された。ネイチャー・バイオメディカル・エンジニアリング2021年10月15日。

スマート縫合糸はどのように機能するのでしょうか?

NUSチームの発明は3つの主要な要素から成り、導電性ポリマーでコーティングされた医療用シルク縫合糸で、無線信号; 電池不要の電子センサー; 体外から縫合糸を操作するための無線リーダー。

これらのスマート縫合糸の利点の一つは、標準的な外科手術への変更が最小限で済むことです。傷口を縫合する際には、縫合糸の絶縁部を電子モジュールに通し、電気接点に医療用シリコンを塗布して固定します。

手術縫合糸全体が無線周波数識別このタグは外部のリーダーで読み取ることができ、外部リーダーはスマート縫合糸に信号を送信し、反射信号を検出します。反射信号の周波数の変化は、創傷部位における外科的合併症の可能性を示します。

スマート縫合糸は、縫合糸の長さに応じて最大 50 mm の深さまで読み取ることができます。また、縫合糸の導電性やワイヤレス リーダーの感度を高めることで、さらに深さを広げることもできます。

既存の縫合糸、クリップ、ステープルと同様に、スマート縫合糸は、合併症のリスクがなくなったら、低侵襲性の外科手術または内視鏡手術によって術後に除去することができます。

創傷合併症の早期発見

胃漏出や感染症などのさまざまな種類の合併症を検出するために、研究チームはセンサーをさまざまな種類のポリマーゲルでコーティングしました。

スマート縫合糸は、例えば創傷剥離（創傷剥離）の際に、縫合糸が破れたりほどけたりしたかどうかを検知することもできます。縫合糸が破れた場合、スマート縫合糸によって形成されるアンテナの長さが短くなるため、外部リーダーは弱い信号を検知し、担当医に適切な処置を促します。

良好な治癒結果、臨床使用に安全

研究チームは実験で、スマート縫合糸と未加工の医療用絹縫合糸で縫合された傷口は両方とも大きな差なく自然に治癒し、前者には無線センシングという付加的な利点があることを示した。

研究チームはポリマーコーティングされた縫合糸もテストし、その強度と生体毒性は通常の縫合糸と区別がつかないことを発見した。また、システムを作動させるために必要な電力レベルが人体にとって安全であることを確認した。

ホー助教授は、「現在、術後合併症は、患者が痛み、発熱、心拍数の上昇といった全身症状を呈するまで発見されないことがよくあります。これらのスマート縫合糸は、合併症が生命を脅かす前に医師が介入できるようにする早期警告ツールとして活用でき、再手術率の低下、回復の迅速化、そして患者転帰の改善につながる可能性があります」と述べています。

さらなる発展

将来的には、研究チームは、現在使用されているスマート縫合糸の無線読み取り装置に代わる、携帯型無線リーダーの開発を目指しています。これにより、臨床現場以外でも合併症の監視が可能になります。これにより、患者は手術後、より早く退院できるようになる可能性があります。

チームは現在、外科医や医療機器メーカーと協力し、消化器手術後の創傷出血や漏出の検出に縫合糸を応用する研究を進めています。また、縫合糸の手術深度を深くすることで、より深部の臓器や組織をモニタリングできるようにすることを目指しています。

提供元シンガポール国立大学