Eksperter fra det sveitsiske føderale instituttet for materialvitenskap og teknologi (EMPA) og forskningssenteret ETH Zürich har slått seg sammen for å lage et gjennombruddsprosjekt. De har lykkes med å utvikle en lasersveiseteknikk som leger sår raskt og sikkert uten ekstra laserbeskyttelse.
Ekspertene legger et nanopartikkelomslag på såret og bruker deretter lys for å herde såret – en ny metode for å tette sår som kan bli et nytt verktøy på operasjonsstuen.
Ifølge ETH-teamet har kirurger tidligere utført forskning knyttet til lasersveising som en sårlukkingsmetode. Denne metoden antas å akselerere tilheling og redusere risikoen for infeksjon, men kommer med utfordringen med temperaturovervåking og kontroll.
Nøkkelproblemet de står overfor er at denne termiske responsen må forbli innenfor det iboende området for biomaterialer, og temperaturen er vanskelig å måle på en ikke-invasiv måte - noe som har vært en utfordring i bruken av sveiseprosesser i medisin.
Tidligere forskning inkluderer et 2018-prosjekt ved Arizona State University som inkorporerte gullnanopartikler i loddematerialer for å påvirke termiske effekter og minimere betennelse.
Løsningen denne gangen ble derimot designet av EMPAs Particle-Biological Interactions Laboratory, og Nanopartikel Systems Engineering Laboratory ved ETH Zürich. De utviklet et lim som inneholder metall og keramiske nanopartikler og brukte et nanotermometer for å kontrollere temperaturen. Den nye loddemetoden kalles "iSoldering" (intelligent loddemetall).
Teknikken bruker to typer nanopartikler - titannitrid og vismutvanadat. Når disse partiklene blir opplyst av en lyskilde som er svakt absorbert av det omkringliggende vevet, omdanner titannitrid lyset til varme, mens vismutvanadatet fungerer som et «nano-termometer» som avgir forskjellige bølgelengder avhengig av temperaturen.
Klinisk oversettelse av medisinske infrarøde lamper
Denne kombinasjonen av nanopartikler gjør iSoldering spesielt egnet for minimalt invasive prosedyrer, ifølge forskerne. Dette er fordi det kombinerte loddet ikke krever omrøring og temperaturforskjellen kan bestemmes med svært høy romlig oppløsning i både grunne og dype sår.
Etter å ha fullført den matematiske modelleringen av den foreslåtte teknologien, startet prosjektet et samarbeid med kirurger fra Universitetssykehuset Zurich, Cleveland Clinic i USA og Charles University i Praha for å begynne å evaluere potensialet til iSoldering for kliniske anvendelser.
Eksperter fra EMPA sa: "I laboratorietester lyktes forskerteamet i å oppnå rask, stabil og biokompatibel binding av organsår inkludert bukspyttkjertelen og leveren. iLodding demonstrerte sin utmerkede forseglingseffekt selv i møte med utfordrende vevsblokker som urinrøret. , eggledere eller tarmer."
Forskerteamet bemerket videre i papiret at iSoldering har et stort potensial for bruk i robot- og laparoskopisk kirurgi når de står overfor vanlige problemer som feil suturplassering.
For øyeblikket, mens "iSoldering"-alternativet opprinnelig ble tenkt som en direkte laserbestrålingsmetode, undersøker teamet om den samme effekten kan oppnås ved bruk av mildere, lavintensitets nær-infrarød belysning. Hvis det oppnås, vil dette i stor grad forenkle den kliniske overføringsprosessen, ettersom nær-infrarødt lys allerede er allment anerkjent og brukt i medisin.
EMPAs Inge Herrmann kommenterte: "Hvis det er mulig å bruke medisinsk akseptert infrarødt lys, vil denne innovative sveiseteknikken forhåpentligvis finne veien inn i det tradisjonelle operasjonsrommet uten behov for ekstra laserbeskyttelsestiltak."
Denne kombinasjonen av nanopartikler gjør iSoldering spesielt egnet for minimalt invasiv kirurgi, sa forskerne. Dette er fordi det kombinerte loddet ikke krever omrøring og temperaturforskjellen kan bestemmes med svært høy romlig oppløsning i både grunne og dype sår.
Etter å ha fullført den matematiske modelleringen av den foreslåtte teknologien, startet prosjektet et samarbeid med kirurger fra Universitetssykehuset Zurich, Cleveland Clinic i USA og Charles University i Praha for å begynne å evaluere potensialet til iSoldering for kliniske anvendelser.
Eksperter fra EMPA sa: "I laboratorietester lyktes forskerteamet i å oppnå rask, stabil og biokompatibel binding av organsår inkludert bukspyttkjertelen og leveren. iLodding demonstrerte sin utmerkede forseglingseffekt selv i møte med utfordrende vevsblokker som urinrøret. , eggledere eller tarmer."
Forskerteamet bemerket videre i papiret at iSoldering har et stort potensial for bruk i robot- og laparoskopisk kirurgi når de står overfor vanlige problemer som feil suturplassering.
For øyeblikket, mens "iSoldering"-alternativet opprinnelig ble tenkt som en direkte laserbestrålingsmetode, undersøker teamet om den samme effekten kan oppnås ved bruk av mildere, lavintensitets nær-infrarød belysning. Hvis det oppnås, vil dette i stor grad forenkle den kliniske overføringsprosessen, ettersom nær-infrarødt lys allerede er allment anerkjent og brukt i medisin.
EMPAs Inge Herrmann kommenterte: "Hvis det er mulig å bruke medisinsk akseptert infrarødt lys, vil denne innovative sveiseteknikken forhåpentligvis finne veien inn i det tradisjonelle operasjonsrommet uten behov for ekstra laserbeskyttelsestiltak."
