Пайка ран светом и нанотермометрами

Исследователи Empa разработали процесс пайки с наночастицами, который мягко соединяет ткани. Методика призвана предотвратить нарушения заживления ран и опасные для жизни осложнения из-за негерметичных швов. Многообещающий метод опубликован в журнале Small Methods, на него подана заявка на патент.

Контроль температуры в реальном времени

Команда под руководством Оскара Чиполато и Инге Херрманн создала систему для контролируемого и щадящего лазерного соединения ран. Для этого был разработан связующий агент с металлическими и керамическими наночастицами, а для контроля температуры использовалась нанотермометрия.

Элегантность процесса основана на взаимодействии двух типов наночастиц в белково-желатиновой пасте:

  • Титан-нитридные наночастицы преобразуют лазерный свет в тепло.
  • Специально синтезированные частицы ванадата висмута действуют как флуоресцентные нанотермометры. Они испускают свет определенной длины волны в зависимости от температуры, что позволяет осуществлять крайне точное регулирование температуры в реальном времени.

Это делает метод особенно подходящим для малоинвазивной хирургии.

Успешные испытания и перспективы

После оптимизации условий для «интеллектуальной пайки» (iSoldering) с помощью математического моделирования in silico, команда вместе с хирургами из Университетской больницы Цюриха, Кливлендской клиники (США) и Карлова университета (Чехия) успешно испытала метод на образцах тканей.

В лабораторных тестах было достигнуто быстрое, стабильное и биосовместимое соединение ран на таких органах, как:

Кроме того, исследователям удалось заменить лазерный источник света на более щадящий инфракрасный (ИК) свет. Это приближает технологию к использованию в больницах. «Применение одобренных для медицины ИК-ламп позволило бы использовать инновационную технологию пайки в обычных операционных без дополнительных мер лазерной защиты», — отмечает Инге Херрманн.

2024-01-16