Onskin skapar skräddarsydda förband med 3D-printad nanocellulosa
Paul Gatenholm tillsammans med Caroline Damgaard och Emma Ekberg. Fotograf: Mats Tiborn.
Att sätta på ett plåster kan verka som en enkel sak, men det finns många delar på kroppen där ett förband har svårt att fästa, till exempel på fuktiga och rörliga kroppsdelar som i armhålor och ljumskar. Om förbandet inte sitter ordentligt kan såret bli infekterat och idag är svårläkta sår ett av Sveriges dyraste problem inom sjukvården*.
Målet med projektet är att i framtiden kunna scanna sår direkt under operation och med 3D-printer skriva ut förband anpassade specifikt efter sårets djup och yta. På så sätt kan sår läka snabbare och det skulle innebära stora ekonomiska vinster för vården.
Paul Gatenholm, professor i biopolymerteknologi på Chalmers, kan i det närmsta beskrivas som fadern till 3D-printing med nanocellulosa. Han är ett välkänt namn i branschen och har bland annat lyckats printa levande mänsklig vävnad med hjälp av tech-företaget CELLINK:s avancerade 3D-printteknik**.
Idén om projektet väcktes en dag när Paul samtalade med Lars Kölby, specialistläkare på avdelningen för plastikkirurgi vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset i Göteborg. De talade om behandling av svåra sår och hur omfattande behovet av smartare förband är. Paul visste att nanocellulosa, precis som titan accepteras av människokroppen och att Cellinks 3D-printer skulle kunna fungera för att individanpassa förband. Han ansökte därför om att starta projektet OnSkin inom BioInnovation.
Ett konsortium som täcker hela värdekedjan skapades
Chalmers är projektledare och skapade ett konsortium för att fylla hela värdekedjan. StoraEnso står för skogsråvaran nanocellulosa, Cellink tillhandahåller både teknisk kompetens och avancerade 3D-printers. Medibiome och APTAP står för det medicintekniska kunnandet och analyser och Chalmers har avgörande kunskap om nanocellulosa. Plastikkirurgi vid Sahlgrenska Universitetssjukhuset är behovsägare och Innovationsplattformen är stödjande med resurser kring intern projektledning, administration och design.
Konsortiet inledde en behovsstudie för att avgränsa projektet och för att skapa ökad förståelse för vad som utgör ett svårbehandlat sår. Den genomfördes av två produkt- och tjänstedesigners från Innovationsplattformen som genom djupintervjuer och observationer med kirurger och sjuksköterskor på Sahlgrenskas plastikkirurgi identifierade vilka egenskaper förbandet skulle ha.
– För att lyckas med projektet är samarbetet mellan teknikägarna och behovsägarna avgörande. Ett exempel på det är att två av projektets exjobbare har övergått i anställningar inom Innovationsplattformen och i sina anställningar fortsatt arbetet med att utveckla konceptet tillsammans med klinik, säger Paul Gatenholm.
Med en tydlig kravprofil kunde produktutvecklingen påbörjas
Kravet efter behovsstudien var att förbandet skulle absorbera sårvätska och kunna fixeras på huden. Önskemålet var att det även skulle hålla såret konstant återfuktat och möjliggöra färre förbandsbyten.
För att utveckla förbandet fokuserade teamet veckovis på en förbandsegenskap i taget i fyra systematiska steg. Omvärldsanalys, konceptutveckling, tester i laboratorium och utvärdering. Resultatet blev ett smart förband i fyra fristående lager som kan byggas ihop eller tas isär beroende på vilka funktioner vårdaren önskar. Förbandet gör det lättare att behandla såret och minimerar störningen av läkningsprocessen.
3D-printad nanocellulosa. Fotograf: Johan Olsson.
Uppbyggnad med layer-by-layer funktion. Fotograf: Johan Olsson.
Förbandet är unikt med sin uppbyggnad med layer-by-layer funktion
- Ett fuktgivande lager av nanocellulosa
Fuktgivaren kan 3D printas och skräddarsys efter sårets djup och yta. Gelén återfuktar såret och avlägsnar samtidigt sårvätska och fukt till nästa lager - En absorbent av nanocellulosa aerogel
Absorbenten suger upp sårvätska och fukt från såret utan att torka ut den fuktgivande nanocellulosan. - Ett fixeringslager
Fixeringslagret är transparent för att det enkelt ska synas när det absorberande lagret behöver bytas. Genom konstruktionen med olika moduler kan absorbenten bytas utan att avlägsna det fuktgivande lagret. Idag byts ofta hela förbandet samtidigt, viket kan riva upp sårceller och orsaka komplikationer. - En rejäl stödstruktur
Stödstrukturen är utvecklad för att kunna fästa förbandet på konkava ytor som till exempel armhålor, näsa eller skrev. Det kan fästas även om ytan är fuktig.
Förbandet måste testas innan lansering kan planeras
Projektet har nått långt för att lösa ett problem som slukar resurser inom svensk sjukvård, men nu återstår en avgörande slutfas. Dels måste förbandet godkännas i kliniska tester och dessutom ska det klara av att produceras i stora volymer. Det kommer två masterstudenter, under ledning av forskare Dr. Erdem Karabulut, att fokusera på i vår. Därefter måste ett företag ta produkten ut på marknaden.
Paul Gatenholm och hans team tror att förband i framtiden även kan komma att innehålla extrafunktioner så som tillsatt näring, inbyggd fuktmätare eller reduktion av bakterier.
– Med Onskin projektet flyttar inte bara skogen in i 3D-skrivare men även till sjukhuset, säger Paul Gatenholm. Nya smarta material från skogen har stor potential inom sårvården.
Fakta om sår
Bedömning av sår inför behandling är komplext. Dels måste behandlingsmetoden utgå från var såret sitter, hur djupt det är och hur mycket det vätskar, men individuella förutsättningar för läkandet måste också räknas in. Exempelvis påverkas läkning av patientens järnvärden och eventuella sjukdomar som till exempel diabetes. Därför måste behandling planeras utifrån patientens sjukdomsbild, men idag finns inte patientjournaler samlade på ett ställe. Risken för missförstånd och komplikationer ökar därför.
Fakta om förstudie, intervjuer och observationer
I förstudien intervjuades två plastikkirurger, en sjuksköterska från plastikavdelningen, två sjuksköterskor från Brännskadecentrum i Linköping respektive Uppsala, samt en distriktssjuksköterska från Västra götalandsregionen. I behovsstudien observerades även omläggning av förband på fyra patienter.
Fakta om projektet
Projektets löptid: September 2016 – januari 2019.
Budget: 10 MSEK (varav 5 MSEK är offentliga medel).
Projektledare: Karl Håkansson, Chalmers tekniska högskola.
Koordinator: Chalmers tekniska högskola – Institutionen för kemi och kemiteknik.
Aktörer som samverkar inom projektet: Chalmers tekniska högskola (projektledning), Sahlgrenska Universitetssjukhuset (plastikkirurgi), Innovationsplattformen, VGR, Medbiome, Cellink och APTAB i samarbete med Stora Enso. Mölnlycke Health Care ingår i referensgruppen.