Uus ja lihtne viis meditsiiniliste liimide kleepuvuse kontrollimiseks ultraheli abil välistab vajaduse bioadhesiooni suurendamiseks kasutada potentsiaalselt mürgiseid kemikaale. Tehnika, mille on välja töötanud teadlased McGill University Kanadas ja ETH Zürich Šveitsis võib see osutuda hindamatuks selliste rakenduste jaoks nagu kudede parandamine, haavade paranemine, kantav elektroonika ja ravimite kohaletoimetamine.
Sidemed ja plaastrid ei kleepu tavaliselt märjale nahale hästi. Juhtautor selgitab, et ultraheli võib aidata sellest probleemist üle saada, mitte ainult nahal, vaid ka paljudel teistel kudedel, sealhulgas limaskestadel ja aordil. Zhenwei Ma, praegu Harvardi ülikoolis ja Briti Columbia ülikoolis.
Teadlased kasutasid oma töös madalsagedusliku ultraheliga tekitatud mikromulle, et muuta liimid kleepuvamaks. Lained “keedavad” vedeliku lokaalselt koesubstraadile laotatud kleepuvas praimeris (kitosaani, želatiini või tselluloosi sisaldav lahus), moodustades aurumulle, mis kasvavad ja vajuvad ägedalt koepinna suunas. "Seejärel kanti töödeldud piirkonnale tugeva adhesiooni saavutamiseks polüakrüülamiidist või polü(N-isopropüülakrüülamiidist) valmistatud hüdrogeelplaastrid koos alginaadiga," selgitab Ma.
"Selle liikumise tulemuseks on mehaanilised vastasmõjud, mis suruvad liimid ajutiselt nahka ja teistesse kudedesse, et tugevdada bioadhesiooni," räägib Ma. Füüsika maailm. "Lihtsalt ultraheli intensiivsuse reguleerimise ja mullide tekitamiseks kasutatava ultrahelisondi manööverdamisega saame väga täpselt kontrollida kleepuvate sidemete kleepuvust."
Teadlased katsetasid oma tehnikat rottide ja sea kudede peal. Nad leidsid, et ultraheli võimendas koe ja hüdrogeeli vahelist adhesioonienergiat kuni 100 korda ning suurendas nende kahe vahelist liidese väsimusläve 10 korda. Tõepoolest, nad mõõtsid adhesioonienergiat üle 2000 J/m2 naha puhul umbes 295 J/m2 põse limaskesta jaoks ja umbes 297 J/m2 aordi jaoks. Võrdluseks, ultraheliga mitte allutatud hüdrogeelide adhesioonienergiad olid ligikaudu 50, 12 ja 17 J/m2, Vastavalt.
Ultraheli põhjustatud kavitatsioon
Meeskonna teoreetilised modelleerimisarvutused viitavad sellele, et selle bioadhesiooni aluseks olev peamine mehhanism on ultraheliga indutseeritud kavitatsioon, mis liigutab ja immobiliseerib ankurduspraimereid koesse. Nende ankrute mehaaniline blokeerimine ja läbitungimine tekitab lõpuks tugeva adhesiooni hüdrogeeli ja koe vahel, ilma et oleks vaja keemilist sidumist.
Ultraheli kleebis tagab siseorganite pideva pildistamise
Liime saab kasutada ka ravimite manustamiseks läbi naha. "Sellel paradigmat muutval tehnoloogial on suur mõju paljudele meditsiiniharudele, " ütleb Ma. "Oleme väga põnevil, et saame seda tehnoloogiat kasutada kudede parandamise, vähiravi ja täppismeditsiini kliinikutes."
Lisaks bioadhesiooni tugevuse enneolematule kontrollitavusele väidavad teadlased, et nende tehnika võimaldab kasutada palju muud tüüpi materjale sidemete, plaastrite ja bioloogilise koega liidesena. Nad ütlevad, et see laiendab paratamatult potentsiaalseid rakendusvaldkondi.
Teadlased teatavad oma tööst aastal teadus.
