用激光焊接“缝合”伤口？这一医学新突破绝了

2024-01-22 14:55

瑞士联邦材料科学与技术研究所（EMPA）和苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）研究中心的专家们携手，共同开创了一个突破性的项目。他们成功研发出一种激光焊接技术，这种技术能够快速且安全地愈合伤口，且无需额外的激光保护措施。

专家将纳米颗粒膏药涂在伤口上，然后用光线使伤口变硬——这种新的伤口密封方法可以成为手术室的新工具。

根据ETH团队的说法，手术医生们以往就对激光焊接作为伤口闭合方法进行了相关研究。这种方法被认为可以加速愈合、降低感染风险，但与此同时也伴随着温度监测和控制的挑战。

他们面临的关键问题在于，这种热反应必须保持在生物材料的固有范围内，而温度又很难以非侵入性的方式测量——这一直是医学中焊接工艺应用的一个难题。

先前的研究包括2018年亚利桑那州立大学的一个项目，该项目将金纳米颗粒纳入焊料材料中，以影响热效应并最大限度地减少炎症。

而此次的解决方案则是由EMPA的粒子-生物相互作用实验室、苏黎世联邦理工学院的纳米粒子系统工程实验室共同设计的。他们研发出了一种含有金属和陶瓷纳米粒子的粘合剂，并利用纳米温度计来控制温度。这种新型的焊接方法被称为“iSoldering”（intelligent solder，智能焊料）。

这种技术使用两种类型的纳米颗粒——氮化钛和钒酸铋。当这些颗粒被周围组织微弱吸收的光源照射时，氮化钛将光转化为热，而钒酸铋则作为“纳米温度计”，根据温度变化发出不同的波长。

通过医用红外线灯进行临床转译

研究人员表示，这种纳米颗粒的组合使iSoldering特别适合微创手术。因为结合焊料不需要搅拌，而且在浅层和深层的伤口中都能以极高的空间分辨率确定温差。

在完成对提出技术的数学建模后，该项目与苏黎世大学医院、美国克利夫兰诊所和布拉格查尔斯大学的外科医生展开合作，开始评估iSoldering在临床上的应用潜力。

EMPA的专家们表示：“在实验室测试中，研究团队成功实现了包括胰腺和肝脏等器官伤口的快速、稳定且生物相容性的结合，即使面对极具挑战性的组织块，如尿道、输卵管或肠道，iSoldering也能展现出其出色的密封效果。”

研究小组在其论文中进一步指出，当面临不正确的缝线定位等普遍问题时，iSoldering在机器人和腹腔镜手术中具有巨大的应用潜力。

目前，虽然“iSoldering”这一方案最初设想的是直接激光照射方式，但研究团队正在探索是否能够通过使用更温和、低强度的近红外照明实现相同的效果。如果得以实现，这将极大地简化临床转移过程，因为医学上已经广泛认可并使用近红外光灯。

EMPA的Inge Herrmann评论称：“如果能够利用医学上已认可的红外光灯，那么这种创新的焊接技术将有望在传统手术室中得到应用，而无需采取额外的激光保护措施。”

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