Eksperter fra det schweiziske føderale institut for materialevidenskab og teknologi (EMPA) og forskningscentret ETH Zürich er gået sammen om at skabe et gennembrudsprojekt. Det er lykkedes dem at udvikle en lasersvejseteknik, der heler sår hurtigt og sikkert uden yderligere laserbeskyttelse.
Eksperterne påfører et nanopartikelomslag på såret og bruger derefter lys til at hærde såret - en ny metode til at forsegle sår, der kan blive et nyt værktøj på operationsstuen.
Ifølge ETH-teamet har kirurger tidligere udført forskning relateret til lasersvejsning som en sårlukningsmetode. Denne metode menes at fremskynde helingen og reducere risikoen for infektion, men kommer med udfordringen med temperaturovervågning og kontrol.
Det centrale spørgsmål, de står over for, er, at denne termiske reaktion skal forblive inden for biomaterialernes iboende område, og temperaturen er vanskelig at måle på en ikke-invasiv måde - hvilket har været en udfordring i anvendelsen af svejseprocesser i medicin.
Tidligere forskning omfatter et 2018-projekt ved Arizona State University, der inkorporerede guldnanopartikler i loddematerialer for at påvirke termiske effekter og minimere inflammation.
Løsningen denne gang er på den anden side designet af EMPA's Particle-Biological Interactions Laboratory og Nanopartikel Systems Engineering Laboratory ved ETH Zürich. De udviklede et klæbemiddel indeholdende metal og keramiske nanopartikler og brugte et nanotermometer til at kontrollere temperaturen. Den nye loddemetode kaldes "iSoldering" (intelligent lodning).
Teknikken bruger to typer nanopartikler - titaniumnitrid og vismutvanadat. Når disse partikler belyses af en lyskilde, der absorberes svagt af det omgivende væv, omdanner titaniumnitrid lyset til varme, mens vismutvanadatet fungerer som et "nano-termometer", der udsender forskellige bølgelængder afhængig af temperaturen.
Klinisk oversættelse af medicinske infrarøde lamper
Denne kombination af nanopartikler gør iSoldering særligt velegnet til minimalt invasive procedurer, ifølge forskerne. Dette skyldes, at det kombinerede loddemiddel ikke kræver omrøring, og temperaturforskellen kan bestemmes med meget høj rumlig opløsning i både lavvandede og dybe sår.
Efter at have afsluttet den matematiske modellering af den foreslåede teknologi, startede projektet et samarbejde med kirurger fra Universitetshospitalet Zürich, Cleveland Clinic i USA og Charles University i Prag for at begynde at evaluere potentialet ved iSoldering til kliniske anvendelser.
Eksperter fra EMPA sagde: "I laboratorietest lykkedes det for forskerholdet at opnå hurtig, stabil og biokompatibel binding af organsår, herunder bugspytkirtlen og leveren. iSoldering demonstrerede sin fremragende forseglingseffekt selv i lyset af udfordrende vævsblokke såsom urinrøret. , æggeledere eller tarme."
Forskerholdet bemærkede endvidere i deres papir, at iSoldering har et stort potentiale til brug i robot- og laparoskopisk kirurgi, når de står over for almindelige problemer såsom forkert suturpositionering.
I øjeblikket, mens "iSoldering"-muligheden oprindeligt var tænkt som en direkte laserbestrålingsmetode, undersøger holdet, om den samme effekt kan opnås ved brug af mildere, lav-intensitet nær-infrarød belysning. Hvis det opnås, ville dette i høj grad forenkle den kliniske overførselsproces, da nær-infrarødt lys allerede er bredt anerkendt og brugt i medicin.
EMPA's Inge Herrmann kommenterede: "Hvis det er muligt at bruge medicinsk accepteret infrarødt lys, så vil denne innovative svejseteknik forhåbentlig finde vej til den traditionelle operationsstue uden behov for yderligere laserbeskyttelsesforanstaltninger."
Denne kombination af nanopartikler gør iSoldering særligt velegnet til minimalt invasiv kirurgi, sagde forskerne. Dette skyldes, at det kombinerede loddemiddel ikke kræver omrøring, og temperaturforskellen kan bestemmes med meget høj rumlig opløsning i både lavvandede og dybe sår.
Efter at have afsluttet den matematiske modellering af den foreslåede teknologi, startede projektet et samarbejde med kirurger fra Universitetshospitalet Zürich, Cleveland Clinic i USA og Charles University i Prag for at begynde at evaluere potentialet ved iSoldering til kliniske anvendelser.
Eksperter fra EMPA sagde: "I laboratorietest lykkedes det for forskerholdet at opnå hurtig, stabil og biokompatibel binding af organsår, herunder bugspytkirtlen og leveren. iSoldering demonstrerede sin fremragende forseglingseffekt selv i lyset af udfordrende vævsblokke såsom urinrøret. , æggeledere eller tarme."
Forskerholdet bemærkede endvidere i deres papir, at iSoldering har et stort potentiale til brug i robot- og laparoskopisk kirurgi, når de står over for almindelige problemer såsom forkert suturpositionering.
I øjeblikket, mens "iSoldering"-muligheden oprindeligt var tænkt som en direkte laserbestrålingsmetode, undersøger holdet, om den samme effekt kan opnås ved brug af mildere, lav-intensitet nær-infrarød belysning. Hvis det opnås, ville dette i høj grad forenkle den kliniske overførselsproces, da nær-infrarødt lys allerede er bredt anerkendt og brugt i medicin.
EMPA's Inge Herrmann kommenterede: "Hvis det er muligt at bruge medicinsk accepteret infrarødt lys, så vil denne innovative svejseteknik forhåbentlig finde vej til den traditionelle operationsstue uden behov for yderligere laserbeskyttelsesforanstaltninger."
