کارشناسان مؤسسه فدرال علوم و فناوری مواد سوئیس (EMPA) و مرکز تحقیقاتی ETH زوریخ برای ایجاد یک پروژه موفقیتآمیز با یکدیگر متحد شدهاند. آنها موفق به ایجاد یک روش جوشکاری لیزری شده اند که بدون محافظت لیزر اضافی، زخم ها را به سرعت و ایمن ترمیم می کند.
متخصصان ضماد نانوذراتی را روی زخم میزنند و سپس از نور برای سفت شدن زخم استفاده میکنند - روشی جدید برای آببندی زخمها که میتواند به ابزار جدیدی در اتاق عمل تبدیل شود.
طبق گفته تیم ETH، جراحان تحقیقاتی در رابطه با جوشکاری لیزری به عنوان روشی برای بستن زخم در گذشته انجام داده اند. تصور می شود این روش بهبود را تسریع می کند و خطر عفونت را کاهش می دهد، اما با چالش نظارت و کنترل دما همراه است.
مسئله کلیدی که آنها با آن روبرو هستند این است که این پاسخ حرارتی باید در محدوده ذاتی بیومواد باقی بماند و اندازه گیری دما به روشی غیرتهاجمی دشوار است - که چالشی در کاربرد فرآیندهای جوشکاری در پزشکی بوده است.
تحقیقات قبلی شامل پروژه ای در سال 2018 در دانشگاه ایالتی آریزونا است که نانوذرات طلا را در مواد لحیم کاری برای تأثیرگذاری بر اثرات حرارتی و به حداقل رساندن التهاب ترکیب می کرد.
راه حل این بار، از سوی دیگر، توسط آزمایشگاه تعاملات ذرات-بیولوژیکی EMPA و آزمایشگاه مهندسی سیستم های نانوذرات در ETH زوریخ طراحی شده است. آنها یک چسب حاوی نانوذرات فلزی و سرامیکی تولید کردند و از یک نانو دماسنج برای کنترل دما استفاده کردند. روش جدید لحیم کاری "iSoldering" (لحیم کاری هوشمند) نام دارد.
در این تکنیک از دو نوع نانوذره استفاده می شود - نیترید تیتانیوم و وانادات بیسموت. هنگامی که این ذرات توسط یک منبع نوری که بهطور ضعیفی توسط بافت اطراف جذب میشود روشن میشوند، نیترید تیتانیوم نور را به گرما تبدیل میکند، در حالی که وانادات بیسموت بهعنوان یک «نانو دماسنج» عمل میکند که طول موجهای مختلفی را بسته به دما منتشر میکند.
ترجمه بالینی توسط لامپ های مادون قرمز پزشکی
به گفته محققان، این ترکیب از نانوذرات، iSoldering را به ویژه برای روشهای کم تهاجمی مناسب میکند. این به این دلیل است که لحیم کاری ترکیبی نیازی به هم زدن ندارد و تفاوت دما را می توان با وضوح فضایی بسیار بالا در هر دو زخم کم عمق و عمیق تعیین کرد.
پس از تکمیل مدلسازی ریاضی فناوری پیشنهادی، این پروژه با جراحانی از بیمارستان دانشگاه زوریخ، کلینیک کلیولند در ایالات متحده و دانشگاه چارلز در پراگ همکاری کرد تا ارزیابی پتانسیل iSoldering برای کاربردهای بالینی را آغاز کند.
کارشناسان EMPA گفتند: "در آزمایشهای آزمایشگاهی، تیم تحقیقاتی موفق به ایجاد پیوند سریع، پایدار و زیستسازگار زخمهای عضوی از جمله پانکراس و کبد شدند. iSoldering اثر مهر و موم عالی خود را حتی در مواجهه با بلوکهای بافتی چالش برانگیز مانند مجرای ادرار نشان داد. ، لوله های فالوپ یا روده ها."
این تیم تحقیقاتی همچنین در مقاله خود خاطرنشان کردند که iSoldering پتانسیل زیادی برای استفاده در جراحی رباتیک و لاپاراسکوپی در صورت مواجهه با مشکلات رایج مانند موقعیت نادرست بخیه دارد.
در حال حاضر، در حالی که گزینه "iSoldering" در ابتدا به عنوان یک روش تابش مستقیم لیزر در نظر گرفته شده بود، تیم در حال بررسی است که آیا می توان همان اثر را از طریق استفاده از روشنایی نزدیک به مادون قرمز با شدت پایین تر و ملایم تر به دست آورد. اگر این امر محقق شود، فرآیند انتقال بالینی را بسیار ساده می کند، زیرا نور مادون قرمز نزدیک در حال حاضر به طور گسترده در پزشکی شناخته شده و استفاده می شود.
Inge Herrmann از EMPA اظهار داشت: "اگر امکان استفاده از نور مادون قرمز مورد قبول پزشکی وجود داشته باشد، امیدواریم این روش جوشکاری نوآورانه بدون نیاز به اقدامات حفاظتی اضافی لیزری راه خود را به اتاق عمل سنتی پیدا کند."
به گفته محققان، این ترکیب از نانوذرات، iSoldering را به ویژه برای جراحی های کم تهاجمی مناسب می کند. این به این دلیل است که لحیم کاری ترکیبی نیازی به هم زدن ندارد و تفاوت دما را می توان با وضوح فضایی بسیار بالا در هر دو زخم کم عمق و عمیق تعیین کرد.
پس از تکمیل مدلسازی ریاضی فناوری پیشنهادی، این پروژه با جراحانی از بیمارستان دانشگاه زوریخ، کلینیک کلیولند در ایالات متحده و دانشگاه چارلز در پراگ همکاری کرد تا ارزیابی پتانسیل iSoldering برای کاربردهای بالینی را آغاز کند.
کارشناسان EMPA گفتند: "در آزمایشهای آزمایشگاهی، تیم تحقیقاتی موفق به ایجاد پیوند سریع، پایدار و زیستسازگار زخمهای عضوی از جمله پانکراس و کبد شدند. iSoldering اثر مهر و موم عالی خود را حتی در مواجهه با بلوکهای بافتی چالش برانگیز مانند مجرای ادرار نشان داد. ، لوله های فالوپ یا روده ها."
این تیم تحقیقاتی همچنین در مقاله خود خاطرنشان کردند که iSoldering پتانسیل زیادی برای استفاده در جراحی رباتیک و لاپاراسکوپی در صورت مواجهه با مشکلات رایج مانند موقعیت نادرست بخیه دارد.
در حال حاضر، در حالی که گزینه "iSoldering" در ابتدا به عنوان یک روش تابش مستقیم لیزر در نظر گرفته شده بود، تیم در حال بررسی است که آیا می توان همان اثر را از طریق استفاده از روشنایی نزدیک به مادون قرمز با شدت پایین تر و ملایم تر به دست آورد. اگر این امر محقق شود، فرآیند انتقال بالینی را بسیار ساده می کند، زیرا نور مادون قرمز نزدیک در حال حاضر به طور گسترده در پزشکی شناخته شده و استفاده می شود.
Inge Herrmann از EMPA اظهار داشت: "اگر امکان استفاده از نور مادون قرمز مورد قبول پزشکی وجود داشته باشد، امیدواریم این روش جوشکاری نوآورانه بدون نیاز به اقدامات حفاظتی اضافی لیزری راه خود را به اتاق عمل سنتی پیدا کند."
