Uusi ja yksinkertainen tapa hallita lääketieteellisten liimojen tahmeutta ultraäänellä eliminoi tarpeen käyttää mahdollisesti myrkyllisiä kemikaaleja bioadheesion lisäämiseksi. Tekniikka, jonka tutkijat ovat kehittäneet McGill University Kanadassa ja ETH Zurich Sveitsissä, voisi osoittautua korvaamattomaksi sovelluksissa, kuten kudosten korjaamisessa, haavojen parantamisessa, puettavassa elektroniikassa ja lääkkeiden jakelussa.
Sidokset ja laastarit eivät yleensä tartu hyvin kostealle iholle. Ultraääni voi auttaa ratkaisemaan tämän ongelman, ei vain iholla vaan monissa muissa kudoksissa, mukaan lukien limakalvot ja aortta, selittää johtava kirjoittaja Zhenwei Ma, nyt Harvardin yliopistossa ja British Columbian yliopistossa.
Tutkijat käyttivät työssään matalataajuisen ultraäänen aiheuttamia mikrokuplia liima-aineista tahmeammaksi. Aallot "keittävät" nesteen paikallisesti kudossubstraatille levitetyssä liimapohjamaalissa (kitosaania, gelatiinia tai selluloosaa sisältävä liuos) muodostaen höyrykuplia, jotka kasvavat ja kutistuvat kiivaasti kohti kudoksen pintaa. "Sitten käsitellylle alueelle kiinnitettiin polyakryyliamidista tai poly(N-isopropyyliakryyliamidista) ja alginaatista valmistettuja hydrogeelilaastareita vahvan adheesion saavuttamiseksi", Ma selittää.
"Tämä liike johtaa mekaanisiin vuorovaikutuksiin, jotka työntää liimat tilapäisesti ihoon ja muihin kudoksiin vahvemman bioadheesion saavuttamiseksi", Ma kertoo. Fysiikan maailma. "Yksinkertaisesti säätämällä ultraäänen voimakkuutta ja ohjaamalla ultraäänianturia, jota käytetään kuplien luomiseen, voimme hallita - erittäin tarkasti - liimasidosten tahmeutta."
Tutkijat testasivat tekniikkaansa rotan ja sian kudoksilla. He havaitsivat, että ultraääni vahvisti kudoksen ja hydrogeelin välistä adheesioenergiaa jopa 100-kertaiseksi ja lisäsi rajapinnan väsymiskynnystä näiden kahden välillä 10 kertaa. Itse asiassa ne mittasivat yli 2000 J/m adheesioenergiat2 iholle, noin 295 J/m2 suun limakalvoille ja noin 297 J/m2 aortalle. Vertailun vuoksi, adheesioenergiat hydrogeelien, joita ei ole altistettu ultraäänelle, olivat noin 50, 12 ja 17 J/m2Vastaavasti.
Ultraääni-indusoitu kavitaatio
Ryhmän teoreettiset mallinnuslaskelmat viittaavat siihen, että päämekanismi tämän bioadheesion taustalla on ultraääni-indusoitu kavitaatio, joka työntää ja immobilisoi ankkurointialukkeita kudokseen. Näiden ankkurien mekaaninen lukitus ja tunkeutuminen yhteen saa lopulta aikaan vahvan adheesion hydrogeelin ja kudoksen välille ilman, että tarvitaan kemiallista sidosta.
Ultraäänitarra tarjoaa jatkuvan sisäelinten kuvantamisen
Liimoja voitaisiin käyttää myös lääkkeiden kuljettamiseen ihon läpi. "Tällä paradigmaa muuttavalla tekniikalla on suuri merkitys monilla lääketieteen aloilla", Ma sanoo. "Olemme erittäin innoissamme voidessamme kääntää tämän teknologian kudoskorjauksen, syöpähoidon ja tarkkuuslääketieteen klinikoiden sovelluksiin."
Bioadheesion lujuuden ennennäkemättömän hallittavuuden lisäksi tutkijat sanovat, että heidän tekniikkansa mahdollistaa useiden erityyppisten materiaalien käytön siteinä, laastareina ja rajapinnoina biologisen kudoksen kanssa. Tämä laajentaa väistämättä mahdollisia käyttöalueita, he sanovat.
Tutkijat raportoivat työstään vuonna tiede.
