Odborníci zo Švajčiarskeho federálneho inštitútu pre vedu a technológiu materiálov (EMPA) a výskumného centra ETH Zürich spojili svoje sily, aby vytvorili prelomový projekt. Podarilo sa im vyvinúť techniku laserového zvárania, ktorá rýchlo a bezpečne hojí rany bez dodatočnej laserovej ochrany.
Odborníci aplikujú na ranu obklad z nanočastíc a potom ranu stvrdnú svetlom – ide o nový spôsob utesňovania rán, ktorý by sa mohol stať novým nástrojom na operačnej sále.
Podľa tímu ETH chirurgovia v minulosti vykonali výskum súvisiaci s laserovým zváraním ako metódou uzatvárania rán. Predpokladá sa, že táto metóda urýchľuje hojenie a znižuje riziko infekcie, ale prichádza s výzvou monitorovania a kontroly teploty.
Kľúčovým problémom, ktorému čelia, je, že táto tepelná odozva musí zostať vo vlastnom rozsahu biomateriálov a teplota sa ťažko meria neinvazívnym spôsobom – čo bolo výzvou pri aplikácii zváracích procesov v medicíne.
Predchádzajúci výskum zahŕňa projekt z roku 2018 na Arizona State University, ktorý začlenil nanočastice zlata do spájkovacích materiálov, aby ovplyvnil tepelné účinky a minimalizoval zápal.
Na druhej strane riešenie tentoraz navrhlo Laboratórium pre interakcie častíc a biologických interakcií EMPA a Laboratórium inžinierstva nanočasticových systémov na ETH Zurich. Vyvinuli lepidlo obsahujúce kovové a keramické nanočastice a na reguláciu teploty použili nanotermometer. Nová metóda spájkovania sa nazýva „iSoldering“ (inteligentná spájka).
Technika využíva dva typy nanočastíc – nitrid titánu a vanadičnan bizmutitý. Keď sú tieto častice osvetlené svetelným zdrojom, ktorý je slabo absorbovaný okolitým tkanivom, nitrid titánu premieňa svetlo na teplo, zatiaľ čo vanadičnan bizmutitý funguje ako „nano-teplomer“, ktorý vyžaruje rôzne vlnové dĺžky v závislosti od teploty.
Klinický preklad lekárskymi infračervenými lampami
Táto kombinácia nanočastíc robí iSoldering podľa vedcov obzvlášť vhodným pre minimálne invazívne postupy. Kombinovaná spájka totiž nevyžaduje miešanie a teplotný rozdiel je možné určiť s veľmi vysokým priestorovým rozlíšením v plytkých aj hlbokých ranách.
Po dokončení matematického modelovania navrhovanej technológie projekt odštartoval spoluprácu s chirurgmi z Univerzitnej nemocnice v Zürichu, Clevelandskej kliniky v Spojených štátoch a Karlovej univerzity v Prahe s cieľom začať vyhodnocovať potenciál iSoldering pre klinické aplikácie.
Odborníci z EMPA uviedli: "V laboratórnych testoch sa výskumnému tímu podarilo dosiahnuť rýchle, stabilné a biokompatibilné spojenie orgánových rán vrátane pankreasu a pečene. iSoldering preukázal svoj vynikajúci tesniaci účinok aj pri náročných tkanivových blokoch, ako je močová trubica." vajcovody alebo črevá."
Výskumný tím vo svojom príspevku ďalej poznamenal, že iSoldering má veľký potenciál na použitie v robotickej a laparoskopickej chirurgii, keď čelí bežným problémom, ako je nesprávne umiestnenie stehov.
V súčasnosti, zatiaľ čo možnosť „iSoldering“ bola pôvodne predstavovaná ako metóda priameho laserového ožarovania, tím skúma, či možno rovnaký účinok dosiahnuť použitím miernejšieho, blízkeho infračerveného osvetlenia s nízkou intenzitou. Ak by sa to dosiahlo, značne by to zjednodušilo proces klinického prenosu, pretože blízke infračervené svetlo je už široko uznávané a používané v medicíne.
Inge Herrmann z EMPA poznamenala: "Ak je možné využiť medicínsky akceptované infračervené svetlo, potom si táto inovatívna zváracia technika nájde cestu do tradičnej operačnej sály bez potreby dodatočných opatrení na ochranu lasera."
Táto kombinácia nanočastíc robí iSoldering obzvlášť vhodným pre minimálne invazívnu chirurgiu, uviedli vedci. Kombinovaná spájka totiž nevyžaduje miešanie a teplotný rozdiel je možné určiť s veľmi vysokým priestorovým rozlíšením v plytkých aj hlbokých ranách.
Po dokončení matematického modelovania navrhovanej technológie projekt odštartoval spoluprácu s chirurgmi z Univerzitnej nemocnice v Zürichu, Clevelandskej kliniky v Spojených štátoch a Karlovej univerzity v Prahe s cieľom začať vyhodnocovať potenciál iSoldering pre klinické aplikácie.
Odborníci z EMPA uviedli: "V laboratórnych testoch sa výskumnému tímu podarilo dosiahnuť rýchle, stabilné a biokompatibilné spojenie orgánových rán vrátane pankreasu a pečene. iSoldering preukázal svoj vynikajúci tesniaci účinok aj pri náročných tkanivových blokoch, ako je močová trubica." vajcovody alebo črevá."
Výskumný tím vo svojom príspevku ďalej poznamenal, že iSoldering má veľký potenciál na použitie v robotickej a laparoskopickej chirurgii, keď čelí bežným problémom, ako je nesprávne umiestnenie stehov.
V súčasnosti, zatiaľ čo možnosť „iSoldering“ bola pôvodne predstavovaná ako metóda priameho laserového ožarovania, tím skúma, či možno rovnaký účinok dosiahnuť použitím miernejšieho, blízkeho infračerveného osvetlenia s nízkou intenzitou. Ak by sa to dosiahlo, značne by to zjednodušilo proces klinického prenosu, pretože blízke infračervené svetlo je už široko uznávané a používané v medicíne.
Inge Herrmann z EMPA poznamenala: "Ak je možné využiť medicínsky akceptované infračervené svetlo, potom si táto inovatívna zváracia technika nájde cestu do tradičnej operačnej sály bez potreby dodatočných opatrení na ochranu lasera."
