Експерти от Швейцарския федерален институт за наука и технология на материалите (EMPA) и изследователския център ETH Zurich обединиха усилията си, за да създадат новаторски проект. Те са успели да разработят техника за лазерно заваряване, която лекува рани бързо и безопасно без допълнителна лазерна защита.
Експертите прилагат лапа от наночастици върху раната и след това използват светлина, за да втвърдят раната - нов метод за запечатване на рани, който може да се превърне в нов инструмент в операционната зала.
Според екипа на ETH в миналото хирурзите са провеждали изследвания, свързани с лазерното заваряване като метод за затваряне на рани. Смята се, че този метод ускорява заздравяването и намалява риска от инфекция, но идва с предизвикателството за наблюдение и контрол на температурата.
Ключовият проблем, пред който са изправени, е, че този термичен отговор трябва да остане в рамките на присъщия диапазон на биоматериалите, а температурата е трудна за измерване по неинвазивен начин - което е предизвикателство при прилагането на заваръчни процеси в медицината.
Предишни изследвания включват проект от 2018 г. в Държавния университет на Аризона, който включва златни наночастици в материали за спояване, за да повлияе на топлинните ефекти и да сведе до минимум възпалението.
Решението този път, от друга страна, е проектирано от Лабораторията за частици и биологични взаимодействия на EMPA и Инженерната лаборатория за системи за наночастици в ETH Zurich. Те разработиха лепило, съдържащо метални и керамични наночастици и използваха нанотермометър за контрол на температурата. Новият метод на запояване се нарича "iSoldering" (интелигентна спойка).
Техниката използва два вида наночастици - титанов нитрид и бисмутов ванадат. Когато тези частици са осветени от източник на светлина, който се абсорбира слабо от околната тъкан, титановият нитрид преобразува светлината в топлина, докато бисмутовият ванадат действа като "нанотермометър", който излъчва различни дължини на вълните в зависимост от температурата.
Клиничен превод с медицински инфрачервени лампи
Тази комбинация от наночастици прави iSoldering особено подходящ за минимално инвазивни процедури, според изследователите. Това е така, защото комбинираната спойка не изисква разбъркване и температурната разлика може да се определи с много висока пространствена разделителна способност както при плитки, така и при дълбоки рани.
След завършване на математическото моделиране на предложената технология, проектът започна сътрудничество с хирурзи от Университетската болница в Цюрих, Кливландската клиника в Съединените щати и Карловия университет в Прага, за да започне оценка на потенциала на iSoldering за клинични приложения.
Експерти от EMPA казаха: „При лабораторни тестове изследователският екип успя да постигне бързо, стабилно и биосъвместимо залепване на рани на органи, включително панкреаса и черния дроб. iSoldering демонстрира своя отличен запечатващ ефект дори в лицето на предизвикателни тъканни блокове като уретрата , фалопиевите тръби или червата."
Изследователският екип освен това отбелязва в своята статия, че iSoldering има голям потенциал за използване в роботизирана и лапароскопска хирургия, когато се сблъсква с често срещани проблеми като неправилно позициониране на конци.
В момента, докато опцията "iSoldering" първоначално беше предвидена като метод за директно лазерно облъчване, екипът проучва дали същият ефект може да бъде постигнат чрез използването на по-меко, близко инфрачервено осветление с нисък интензитет. Ако бъде постигнато, това значително ще опрости процеса на клиничен трансфер, тъй като близката инфрачервена светлина вече е широко призната и използвана в медицината.
Инге Херман от EMPA коментира: „Ако е възможно да се използва приемлива от медицината инфрачервена светлина, тогава тази иновативна заваръчна техника се надяваме да намери своето място в традиционната операционна зала без необходимост от допълнителни мерки за лазерна защита.“
Тази комбинация от наночастици прави iSoldering особено подходящ за минимално инвазивна хирургия, казаха изследователите. Това е така, защото комбинираната спойка не изисква разбъркване и температурната разлика може да се определи с много висока пространствена разделителна способност както при плитки, така и при дълбоки рани.
След завършване на математическото моделиране на предложената технология, проектът започна сътрудничество с хирурзи от Университетската болница в Цюрих, Кливландската клиника в Съединените щати и Карловия университет в Прага, за да започне оценка на потенциала на iSoldering за клинични приложения.
Експерти от EMPA казаха: „При лабораторни тестове изследователският екип успя да постигне бързо, стабилно и биосъвместимо залепване на рани на органи, включително панкреаса и черния дроб. iSoldering демонстрира своя отличен запечатващ ефект дори в лицето на предизвикателни тъканни блокове като уретрата , фалопиевите тръби или червата."
Изследователският екип освен това отбелязва в своята статия, че iSoldering има голям потенциал за използване в роботизирана и лапароскопска хирургия, когато се сблъсква с често срещани проблеми като неправилно позициониране на конци.
В момента, докато опцията "iSoldering" първоначално беше предвидена като метод за директно лазерно облъчване, екипът проучва дали същият ефект може да бъде постигнат чрез използването на по-меко, близко инфрачервено осветление с нисък интензитет. Ако бъде постигнато, това значително ще опрости процеса на клиничен трансфер, тъй като близката инфрачервена светлина вече е широко призната и използвана в медицината.
Инге Херман от EMPA коментира: „Ако е възможно да се използва приемлива от медицината инфрачервена светлина, тогава тази иновативна заваръчна техника се надяваме да намери своето място в традиционната операционна зала без необходимост от допълнителни мерки за лазерна защита.“
