İsviçre Federal Malzeme Bilimi ve Teknolojisi Enstitüsü (EMPA) ve ETH Zürih araştırma merkezinden uzmanlar çığır açan bir proje oluşturmak için güçlerini birleştirdi. Ek lazer koruması gerektirmeden yaraları hızlı ve güvenli bir şekilde iyileştiren bir lazer kaynak tekniği geliştirmeyi başardılar.
Uzmanlar yaraya nanoparçacıklı bir lapa uyguluyor ve ardından yarayı sertleştirmek için ışık kullanıyor; yaraları kapatmak için ameliyathanede yeni bir araç haline gelebilecek yeni bir yöntem.
ETH ekibine göre cerrahlar geçmişte yara kapatma yöntemi olarak lazer kaynağıyla ilgili araştırmalar yürüttüler. Bu yöntemin iyileşmeyi hızlandırdığı ve enfeksiyon riskini azalttığı düşünülüyor, ancak sıcaklık izleme ve kontrol zorluğu da beraberinde geliyor.
Karşılaştıkları temel sorun, bu termal tepkinin biyomateryallerin kendine özgü aralığı içinde kalması gerektiği ve sıcaklığın invaziv olmayan bir şekilde ölçülmesinin zor olmasıdır; bu da kaynak işlemlerinin tıpta uygulanmasında bir zorluk olmuştur.
Önceki araştırmalar arasında Arizona Eyalet Üniversitesi'nde termal etkileri etkilemek ve iltihaplanmayı en aza indirmek için lehim malzemelerine altın nanopartikülleri dahil eden 2018 projesi yer alıyor.
Bu seferki çözüm ise EMPA'nın Parçacık-Biyolojik Etkileşimler Laboratuvarı ve ETH Zürih'teki Nanoparçacık Sistemleri Mühendisliği Laboratuvarı tarafından tasarlandı. Metal ve seramik nanopartiküller içeren bir yapıştırıcı geliştirdiler ve sıcaklığı kontrol etmek için bir nanotermometre kullandılar. Yeni lehimleme yöntemine "iSoldering" (akıllı lehim) adı verilir.
Teknikte iki tür nanopartikül kullanılıyor: titanyum nitrür ve bizmut vanadat. Bu parçacıklar çevredeki doku tarafından zayıf bir şekilde emilen bir ışık kaynağı tarafından aydınlatıldığında, titanyum nitrür ışığı ısıya dönüştürürken, bizmut vanadat sıcaklığa bağlı olarak farklı dalga boyları yayan bir "nano termometre" görevi görür.
Tıbbi kızılötesi lambalarla klinik çeviri
Araştırmacılara göre nanopartiküllerin bu kombinasyonu, iSoldering'i özellikle minimal invaziv prosedürler için uygun hale getiriyor. Bunun nedeni, birleştirilmiş lehimin çalkalama gerektirmemesi ve hem sığ hem de derin yaralarda sıcaklık farkının çok yüksek uzaysal çözünürlükle belirlenebilmesidir.
Önerilen teknolojinin matematiksel modellemesini tamamladıktan sonra proje, iSoldering'in klinik uygulamalar için potansiyelini değerlendirmeye başlamak üzere Zürih Üniversite Hastanesi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Cleveland Kliniği ve Prag'daki Charles Üniversitesi'nden cerrahlarla bir işbirliği başlattı.
EMPA uzmanları şunları söyledi: "Laboratuvar testlerinde araştırma ekibi, pankreas ve karaciğer de dahil olmak üzere organ yaralarının hızlı, stabil ve biyouyumlu bir şekilde bağlanmasını sağlamayı başardı. iSoldering, üretra gibi zorlu doku blokları karşısında bile mükemmel sızdırmazlık etkisini gösterdi , fallop tüpleri veya bağırsaklar. "
Araştırma ekibi ayrıca makalelerinde iSoldering'in yanlış sütür konumlandırma gibi yaygın sorunlarla karşılaşıldığında robotik ve laparoskopik cerrahide kullanım için büyük bir potansiyele sahip olduğunu belirtti.
Şu anda, "iSoldering" seçeneği başlangıçta doğrudan lazer ışınlama yöntemi olarak tasarlanırken, ekip aynı etkinin daha yumuşak, düşük yoğunluklu yakın kızılötesi aydınlatma kullanılarak elde edilip edilemeyeceğini araştırıyor. Eğer başarılırsa, yakın kızılötesi ışık halihazırda tıpta geniş çapta tanındığı ve kullanıldığı için bu, klinik transfer sürecini büyük ölçüde basitleştirecektir.
EMPA'dan Inge Herrmann şöyle yorumladı: "Tıbbi olarak kabul edilen kızılötesi ışığı kullanmak mümkünse, o zaman bu yenilikçi kaynak tekniğinin, ek lazer koruma önlemlerine gerek kalmadan geleneksel ameliyathanelerde de yerini bulacağını umuyoruz."
Araştırmacılar, nanopartiküllerin bu kombinasyonunun iSoldering'i özellikle minimal invaziv cerrahi için uygun hale getirdiğini söyledi. Bunun nedeni, birleştirilmiş lehimin çalkalama gerektirmemesi ve hem sığ hem de derin yaralarda sıcaklık farkının çok yüksek uzaysal çözünürlükle belirlenebilmesidir.
Önerilen teknolojinin matematiksel modellemesini tamamladıktan sonra proje, iSoldering'in klinik uygulamalar için potansiyelini değerlendirmeye başlamak üzere Zürih Üniversite Hastanesi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Cleveland Kliniği ve Prag'daki Charles Üniversitesi'nden cerrahlarla bir işbirliği başlattı.
EMPA uzmanları şunları söyledi: "Laboratuvar testlerinde araştırma ekibi, pankreas ve karaciğer de dahil olmak üzere organ yaralarının hızlı, stabil ve biyouyumlu bir şekilde bağlanmasını sağlamayı başardı. iSoldering, üretra gibi zorlu doku blokları karşısında bile mükemmel sızdırmazlık etkisini gösterdi , fallop tüpleri veya bağırsaklar. "
Araştırma ekibi ayrıca makalelerinde iSoldering'in yanlış sütür konumlandırma gibi yaygın sorunlarla karşılaşıldığında robotik ve laparoskopik cerrahide kullanım için büyük bir potansiyele sahip olduğunu belirtti.
Şu anda, "iSoldering" seçeneği başlangıçta doğrudan lazer ışınlama yöntemi olarak tasarlanırken, ekip aynı etkinin daha yumuşak, düşük yoğunluklu yakın kızılötesi aydınlatma kullanılarak elde edilip edilemeyeceğini araştırıyor. Eğer başarılırsa, yakın kızılötesi ışık halihazırda tıpta geniş çapta tanındığı ve kullanıldığı için bu, klinik transfer sürecini büyük ölçüde basitleştirecektir.
EMPA'dan Inge Herrmann şöyle yorumladı: "Tıbbi olarak kabul edilen kızılötesi ışığı kullanmak mümkünse, o zaman bu yenilikçi kaynak tekniğinin, ek lazer koruma önlemlerine gerek kalmadan geleneksel ameliyathanelerde de yerini bulacağını umuyoruz."
