ผู้เชี่ยวชาญจากสถาบันวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีแห่งสหพันธรัฐสวิส (EMPA) และศูนย์วิจัย ETH Zurich ได้ผนึกกำลังกันเพื่อสร้างโครงการที่ก้าวหน้า พวกเขาประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคนิคการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่สามารถสมานแผลได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัยโดยไม่ต้องมีการป้องกันด้วยเลเซอร์เพิ่มเติม
ผู้เชี่ยวชาญใช้พอกอนุภาคนาโนบนแผล จากนั้นใช้แสงเพื่อทำให้แผลแข็งตัว ซึ่งเป็นวิธีการใหม่ในการปิดผนึกบาดแผลที่อาจกลายเป็นเครื่องมือใหม่ในห้องผ่าตัด
จากข้อมูลของทีม ETH ศัลยแพทย์ได้ทำการวิจัยที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการปิดแผลในอดีต วิธีนี้คิดว่าจะช่วยเร่งการรักษาและลดความเสี่ยงของการติดเชื้อ แต่มาพร้อมกับความท้าทายในการตรวจสอบและควบคุมอุณหภูมิ
ปัญหาสำคัญที่พวกเขาเผชิญคือการตอบสนองทางความร้อนนี้จะต้องอยู่ภายในขอบเขตที่แท้จริงของวัสดุชีวภาพ และอุณหภูมิก็วัดได้ยากในลักษณะที่ไม่รุกราน ซึ่งเป็นความท้าทายในการประยุกต์กระบวนการเชื่อมในทางการแพทย์
การวิจัยก่อนหน้านี้รวมถึงโครงการปี 2018 ที่มหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาที่รวมอนุภาคนาโนทองคำเข้ากับวัสดุประสานเพื่อให้มีอิทธิพลต่อผลกระทบทางความร้อนและลดการอักเสบ
ในทางกลับกัน วิธีแก้ปัญหาในครั้งนี้ได้รับการออกแบบโดยห้องปฏิบัติการปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคและชีววิทยาของ EMPA และห้องปฏิบัติการวิศวกรรมระบบอนุภาคนาโนที่ ETH Zurich พวกเขาพัฒนากาวที่ประกอบด้วยอนุภาคนาโนของโลหะและเซรามิก และใช้นาโนเทอร์โมมิเตอร์เพื่อควบคุมอุณหภูมิ วิธีการบัดกรีใหม่เรียกว่า "iSoldering" (การบัดกรีอัจฉริยะ)
เทคนิคนี้ใช้อนุภาคนาโนสองประเภท ได้แก่ ไทเทเนียมไนไตรด์และบิสมัทวานาเดต เมื่ออนุภาคเหล่านี้ได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงซึ่งเนื้อเยื่อโดยรอบดูดซับได้น้อย ไททาเนียมไนไตรด์จะเปลี่ยนแสงให้เป็นความร้อน ในขณะที่บิสมัทวานาเดตทำหน้าที่เป็น "นาโนเทอร์โมมิเตอร์" ที่ปล่อยความยาวคลื่นที่แตกต่างกันออกไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
การแปลทางคลินิกโดยหลอดอินฟราเรดทางการแพทย์
นักวิจัยกล่าวว่าการรวมกันของอนุภาคนาโนนี้ทำให้ iSoldering เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับกระบวนการที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด เนื่องจากการเชื่อมแบบรวมไม่จำเป็นต้องมีการปั่นป่วน และสามารถกำหนดความแตกต่างของอุณหภูมิได้ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงมากทั้งในบาดแผลตื้นและลึก
หลังจากเสร็จสิ้นการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเทคโนโลยีที่นำเสนอ โครงการได้เริ่มต้นความร่วมมือกับศัลยแพทย์จากโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยซูริก คลินิกคลีฟแลนด์ในสหรัฐอเมริกา และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ในปราก เพื่อเริ่มประเมินศักยภาพของ iSoldering สำหรับการใช้งานทางคลินิก
ผู้เชี่ยวชาญจาก EMPA กล่าวว่า "ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างพันธะที่รวดเร็ว มีเสถียรภาพ และเข้ากันได้ทางชีวภาพของบาดแผลของอวัยวะ รวมถึงตับอ่อนและตับ iSoldering แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการปิดผนึกที่ยอดเยี่ยมแม้ต้องเผชิญกับการปิดกั้นเนื้อเยื่อที่ท้าทาย เช่น ท่อปัสสาวะ , ท่อนำไข่หรือลำไส้”
ทีมวิจัยตั้งข้อสังเกตเพิ่มเติมในรายงานของพวกเขาว่า iSoldering มีศักยภาพที่ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานในการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์และการส่องกล้อง เมื่อต้องเผชิญกับปัญหาทั่วไป เช่น ตำแหน่งการเย็บที่ไม่ถูกต้อง
ขณะนี้ในขณะที่ตัวเลือก "iSoldering" เดิมถูกมองว่าเป็นวิธีการฉายรังสีด้วยเลเซอร์โดยตรง ทีมงานกำลังสำรวจว่าสามารถบรรลุผลแบบเดียวกันได้หรือไม่โดยการใช้การส่องสว่างใกล้อินฟราเรดที่มีความเข้มน้อยกว่าและมีความเข้มต่ำลง หากบรรลุผล การดำเนินการดังกล่าวจะช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการถ่ายโอนทางคลินิกอย่างมาก เนื่องจากแสงอินฟราเรดใกล้ได้รับการยอมรับและนำไปใช้อย่างกว้างขวางในทางการแพทย์แล้ว
Inge Herrmann จาก EMPA ให้ความเห็นว่า "หากเป็นไปได้ที่จะใช้แสงอินฟราเรดที่เป็นที่ยอมรับทางการแพทย์ได้ เทคนิคการเชื่อมที่เป็นนวัตกรรมนี้หวังว่าจะสามารถนำไปใช้ในห้องผ่าตัดแบบเดิมได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกันเลเซอร์เพิ่มเติม"
นักวิจัยกล่าวว่าการรวมกันของอนุภาคนาโนนี้ทำให้ iSoldering เหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการผ่าตัดที่มีการบุกรุกน้อยที่สุด เนื่องจากการเชื่อมแบบรวมไม่จำเป็นต้องมีการปั่นป่วน และสามารถกำหนดความแตกต่างของอุณหภูมิได้ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่ที่สูงมากทั้งในบาดแผลตื้นและลึก
หลังจากเสร็จสิ้นการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของเทคโนโลยีที่นำเสนอ โครงการได้เริ่มต้นความร่วมมือกับศัลยแพทย์จากโรงพยาบาลมหาวิทยาลัยซูริก คลินิกคลีฟแลนด์ในสหรัฐอเมริกา และมหาวิทยาลัยชาร์ลส์ในปราก เพื่อเริ่มประเมินศักยภาพของ iSoldering สำหรับการใช้งานทางคลินิก
ผู้เชี่ยวชาญจาก EMPA กล่าวว่า "ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างพันธะที่รวดเร็ว มีเสถียรภาพ และเข้ากันได้ทางชีวภาพของบาดแผลของอวัยวะ รวมถึงตับอ่อนและตับ iSoldering แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการปิดผนึกที่ยอดเยี่ยมแม้ต้องเผชิญกับการปิดกั้นเนื้อเยื่อที่ท้าทาย เช่น ท่อปัสสาวะ , ท่อนำไข่หรือลำไส้”
ทีมวิจัยตั้งข้อสังเกตเพิ่มเติมในรายงานของพวกเขาว่า iSoldering มีศักยภาพที่ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานในการผ่าตัดด้วยหุ่นยนต์และการส่องกล้อง เมื่อต้องเผชิญกับปัญหาทั่วไป เช่น ตำแหน่งการเย็บที่ไม่ถูกต้อง
ขณะนี้ในขณะที่ตัวเลือก "iSoldering" เดิมถูกมองว่าเป็นวิธีการฉายรังสีด้วยเลเซอร์โดยตรง ทีมงานกำลังสำรวจว่าสามารถบรรลุผลแบบเดียวกันได้หรือไม่โดยการใช้การส่องสว่างใกล้อินฟราเรดที่มีความเข้มน้อยกว่าและมีความเข้มต่ำลง หากบรรลุผล การดำเนินการดังกล่าวจะช่วยลดความซับซ้อนของกระบวนการถ่ายโอนทางคลินิกอย่างมาก เนื่องจากแสงอินฟราเรดใกล้ได้รับการยอมรับและนำไปใช้อย่างกว้างขวางในทางการแพทย์แล้ว
Inge Herrmann จาก EMPA ให้ความเห็นว่า "หากเป็นไปได้ที่จะใช้แสงอินฟราเรดที่เป็นที่ยอมรับทางการแพทย์ได้ เทคนิคการเชื่อมที่เป็นนวัตกรรมนี้หวังว่าจะสามารถนำไปใช้ในห้องผ่าตัดแบบเดิมได้ โดยไม่จำเป็นต้องใช้มาตรการป้องกันเลเซอร์เพิ่มเติม"
