Sveitsin liittovaltion materiaalitieteen ja teknologian instituutin (EMPA) ja ETH Zürichin tutkimuskeskuksen asiantuntijat ovat yhdistäneet voimansa luodakseen läpimurtoprojektin. He ovat onnistuneet kehittämään laserhitsaustekniikan, joka parantaa haavat nopeasti ja turvallisesti ilman ylimääräistä lasersuojausta.
Asiantuntijat levittävät haavaan nanohiukkashaudetta ja kovettavat sitten valoa - uusi menetelmä haavojen sulkemiseen, josta voi tulla uusi työkalu leikkaussalissa.
ETH-tiimin mukaan kirurgit ovat aiemmin tehneet laserhitsaukseen liittyviä tutkimuksia haavansulkumenetelmänä. Tämän menetelmän uskotaan nopeuttavan paranemista ja vähentävän infektioriskiä, mutta siihen liittyy lämpötilan seuranta ja valvonta.
Heidän kohtaamansa avainongelma on, että tämän lämpövasteen on pysyttävä biomateriaalien luontaisella alueella ja lämpötilaa on vaikea mitata ei-invasiivisella tavalla - mikä on ollut haaste hitsausprosessien soveltamisessa lääketieteessä.
Aiempi tutkimus sisältää Arizonan osavaltion yliopistossa vuonna 2018 toteutetun hankkeen, jossa kullan nanohiukkasia yhdistettiin juotosmateriaaleihin lämpövaikutusten vähentämiseksi ja tulehduksen minimoimiseksi.
Toisaalta tällä kertaa ratkaisun suunnittelivat EMPAn hiukkasbiologinen vuorovaikutuslaboratorio ja ETH Zürichin nanopartikkelijärjestelmien suunnittelulaboratorio. He kehittivät metallia ja keraamisia nanohiukkasia sisältävän liiman ja käyttivät nanotermometriä lämpötilan säätämiseen. Uusi juotosmenetelmä on nimeltään "iSoldering" (älykäs juotos).
Tekniikka käyttää kahden tyyppisiä nanopartikkeleita - titaaninitridia ja vismuttivanadaattia. Kun näitä hiukkasia valaistaa valonlähde, jonka ympäröivä kudos absorboi heikosti, titaaninitridi muuttaa valon lämmöksi, kun taas vismuttivanadaatti toimii "nanolämpömittarina", joka lähettää eri aallonpituuksia lämpötilasta riippuen.
Kliininen käännös lääketieteellisillä infrapunalampuilla
Tämä nanohiukkasten yhdistelmä tekee iSolderingista erityisen sopivan minimaalisesti invasiivisiin toimenpiteisiin, tutkijoiden mukaan. Tämä johtuu siitä, että yhdistelmäjuote ei vaadi sekoitusta ja lämpötilaero voidaan määrittää erittäin suurella avaruudellisella resoluutiolla sekä matalissa että syvissä haavoissa.
Ehdotetun tekniikan matemaattisen mallintamisen jälkeen projekti aloitti yhteistyön Zürichin yliopistollisen sairaalan, yhdysvaltalaisen Cleveland Clinicin ja Prahan Kaarlen yliopiston kirurgien kanssa iSolderingin potentiaalin arvioimiseksi kliinisissä sovelluksissa.
EMPA:n asiantuntijat sanoivat: "Laboratoriokokeissa tutkimusryhmä onnistui saavuttamaan nopean, vakaan ja biologisesti yhteensopivan sidoksen elinhaavoihin, mukaan lukien haima ja maksa. iSoldering osoitti erinomaisen tiivistysvaikutuksensa jopa haastavissa kudoslohkoissa, kuten virtsaputkessa. , munanjohtimia tai suolia."
Tutkimusryhmä totesi myös artikkelissaan, että iSolderingillä on suuret mahdollisuudet käyttää robotti- ja laparoskooppisessa kirurgiassa yleisiä ongelmia, kuten virheellinen ompeleiden sijoittelu.
Tällä hetkellä, vaikka "iSoldering"-vaihtoehto suunniteltiin alun perin suoraksi lasersäteilytysmenetelmäksi, tiimi tutkii, voidaanko sama vaikutus saavuttaa käyttämällä miedompaa, matalan intensiteetin lähi-infrapunavaloa. Jos tämä saavutetaan, se yksinkertaistaisi huomattavasti kliinistä siirtoprosessia, koska lähi-infrapunavalo on jo laajalti tunnustettu ja käytetty lääketieteessä.
EMPA:n Inge Herrmann kommentoi: "Jos on mahdollista käyttää lääketieteellisesti hyväksyttyä infrapunavaloa, niin tämä innovatiivinen hitsaustekniikka toivottavasti löytää tiensä perinteiseen leikkaussaliin ilman ylimääräisiä lasersuojatoimenpiteitä."
Tämä nanohiukkasten yhdistelmä tekee iSolderingista erityisen sopivan minimaalisesti invasiiviseen leikkaukseen, tutkijat sanoivat. Tämä johtuu siitä, että yhdistelmäjuote ei vaadi sekoitusta ja lämpötilaero voidaan määrittää erittäin suurella avaruudellisella resoluutiolla sekä matalissa että syvissä haavoissa.
Ehdotetun tekniikan matemaattisen mallintamisen jälkeen projekti aloitti yhteistyön Zürichin yliopistollisen sairaalan, yhdysvaltalaisen Cleveland Clinicin ja Prahan Kaarlen yliopiston kirurgien kanssa iSolderingin potentiaalin arvioimiseksi kliinisissä sovelluksissa.
EMPA:n asiantuntijat sanoivat: "Laboratoriokokeissa tutkimusryhmä onnistui saavuttamaan nopean, vakaan ja biologisesti yhteensopivan sidoksen elinhaavoihin, mukaan lukien haima ja maksa. iSoldering osoitti erinomaisen tiivistysvaikutuksensa jopa haastavissa kudoslohkoissa, kuten virtsaputkessa. , munanjohtimia tai suolia."
Tutkimusryhmä totesi myös artikkelissaan, että iSolderingillä on suuret mahdollisuudet käyttää robotti- ja laparoskooppisessa kirurgiassa yleisiä ongelmia, kuten virheellinen ompeleiden sijoittelu.
Tällä hetkellä, vaikka "iSoldering"-vaihtoehto suunniteltiin alun perin suoraksi lasersäteilytysmenetelmäksi, tiimi tutkii, voidaanko sama vaikutus saavuttaa käyttämällä miedompaa, matalan intensiteetin lähi-infrapunavaloa. Jos tämä saavutetaan, se yksinkertaistaisi huomattavasti kliinistä siirtoprosessia, koska lähi-infrapunavalo on jo laajalti tunnustettu ja käytetty lääketieteessä.
EMPA:n Inge Herrmann kommentoi: "Jos on mahdollista käyttää lääketieteellisesti hyväksyttyä infrapunavaloa, niin tämä innovatiivinen hitsaustekniikka toivottavasti löytää tiensä perinteiseen leikkaussaliin ilman ylimääräisiä lasersuojatoimenpiteitä."
